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電動(dòng)汽車的安全性分析

文檔作者：楊劍		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月09日
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湖南大學(xué)
碩士學(xué)位論文
電動(dòng)汽車的安全性分析
姓名：楊劍
申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士
專業(yè)：車輛工程
指導(dǎo)教師：曹立波
20050303
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
摘 要
電動(dòng)汽車在充電及運(yùn)行過程中，可能出現(xiàn)意外事故，造成動(dòng)力系統(tǒng)的竄動(dòng)、
擠壓、短路、開裂、漏電、熱沖擊、爆炸、燃燒等，由此對(duì)乘員產(chǎn)生機(jī)械傷害、
電傷害、化學(xué)傷害、電池爆炸傷害以及燃燒傷害等，并可能引發(fā)更大的連發(fā)性事
故以及二次傷害。國(guó)內(nèi)幾家主要的電動(dòng)汽車研究院所曾先后出現(xiàn)過整車乃至整個(gè)
實(shí)驗(yàn)室瞬間燒為灰燼的事故。因此，電動(dòng)汽車的安全性研究及其防范技術(shù)正在引
起世界各國(guó)相關(guān)專家的高度重視，并投入了大量的人力物力進(jìn)行研究。
本文重點(diǎn)分析了電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)可能對(duì)乘員產(chǎn)生的各種傷害，包括電動(dòng)汽
車的電傷害、電動(dòng)汽車電池的燃燒爆炸傷害、電池電解液的泄漏和電池有害氣體
釋放引發(fā)的傷害等方面，具體分析了它們產(chǎn)生的原因和可能引起的后果；研究了
電動(dòng)汽車幾種常用動(dòng)力電池的安全特性，包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池
和燃料電池，以及它們各自可能存在的安全隱患和產(chǎn)生安全問題的機(jī)理。
文章以湖南大學(xué)汽車碰撞實(shí)驗(yàn)室相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備為試驗(yàn)研究平臺(tái)，模擬實(shí)車運(yùn)
行工況，進(jìn)行了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全性試驗(yàn)研究，分析研究了動(dòng)力電池在危險(xiǎn)
工況下的性能變化及其對(duì)電動(dòng)汽車安全性的影響；通過分析研究動(dòng)力電池放電時(shí)
的放電特性，探討以非恒流放電方式替代目前采用的恒流放電方式的有效方法對(duì)
電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的實(shí)際使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并初步建立起相應(yīng)的符合實(shí)際使
用工況的電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池放電性能評(píng)價(jià)方法體系。
在總結(jié)上述分析研究成果的基礎(chǔ)上，參考現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車安全理論、
相關(guān)安全研究成果和安全標(biāo)準(zhǔn)，本文建立了電動(dòng)汽車可能存在的安全事故模式、
檢測(cè)方法和防護(hù)體系，開發(fā)完成了電動(dòng)汽車氫氣濃度測(cè)控系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車 動(dòng)力電池 安全性 試驗(yàn)研究 性能評(píng)價(jià)
I
電動(dòng)汽車的安全性分析
Abstract
When electric vehicles are charging or running, some accidents may happen. The
electric vehicles may be involved in crash, short circuit, battery splitting and leak
electricity, heat impact, explosion, burning, and etc. Consequently, the passengers
would bear mechanical injury, electric injury, chemical injury, explosive injury,
burning injury and etc. So, it is a challenge to EV safety researchers to research and
improve the safety of electric vehicles for the reduction of the injuries and economical
loss in accidents.
The possible mechanisms that the power system of electric vehicles hurts
passengers were analyzed in the paper, including electric injury, chemical injury,
burning injury, and etc. The reasons that cause these injuries were analyzed in detail.
The safety characteristics of the batteries that electric vehicle is in common use, such
as excide battery, MH-Ni battery, Li+ battery, and fuel battery, are researched.
By means of using the equipments in the automotive laboratory of Hunan
University, some testes had been done to research the safety performance of the power
systems and its influence on the electric vehicles in the condition of simulating real
car running. The discharge characteristics of the power systems were analyzed. Then,
a new way for appraising the performance of the batteries had been proposed.
Summing up above works, the possible safety accident modes and their testing
and protective methods had been built up. A hydrogen density measure system had
been developed perfectly.
Key words: electric vehicle; power system; safety performance, test research,
performance appraising
II
湖南 大 學(xué)
學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所
取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任
何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢
獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的
法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名： 日期： 年 月 日
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意
學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文
被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編
入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯
編本學(xué)位論文。
本學(xué)位論文屬于
1、保密□，在______年解密后適用本授權(quán)書。
2、不保密√□。
（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）
作者簽名： 日期： 年 月 日
導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
第 1 章緒 論
1.1 本課題研究的背景及意義
汽車安全作為現(xiàn)代汽車技術(shù)研究的三個(gè)重點(diǎn)方向之一，在全世界范圍內(nèi)受到
廣泛關(guān)注。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人民生活水平不斷提高及安全意識(shí)的
增強(qiáng)，汽車工業(yè)和交通運(yùn)輸事業(yè)將不斷地向高層次發(fā)展，對(duì)汽車安全性必將提出
新的要求。改進(jìn)汽車的安全性不僅可減少各種汽車事故中的人員傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)
損失，而且將直接影響交通運(yùn)輸環(huán)境和人民生活的安定。
電動(dòng)汽車作為 21 世紀(jì)綠色環(huán)保汽車，其市場(chǎng)化前景已成必然。隨著國(guó)家
“863”計(jì)劃的全面實(shí)施，混合燃料動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車等一系列節(jié)能環(huán)保汽車
的開發(fā)研究工程相繼啟動(dòng)。對(duì)電動(dòng)汽車安全性進(jìn)行分析和研究，建立電動(dòng)汽車安
全標(biāo)準(zhǔn)將勢(shì)在必行。然而，由于電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車有很大的差
異，其存在的安全性隱患也不同于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車。因此，隨著電動(dòng)汽車研究工
作的深入及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，對(duì)電動(dòng)汽車的安全性能的研究刻不容緩。
電動(dòng)汽車在充電及運(yùn)行過程中，可能出現(xiàn)意外事故如碰撞、翻車等危險(xiǎn)工況，
造成動(dòng)力系統(tǒng)的竄動(dòng)、擠壓、短路、開裂、漏電、熱沖擊、爆炸、燃燒等，由此
造成電動(dòng)汽車對(duì)乘員的機(jī)械傷害、電傷害、化學(xué)傷害、電池爆炸傷害以及燃燒傷
害等，并可能引發(fā)更大的連發(fā)性事故以及二次傷害。國(guó)內(nèi)幾家主要的電動(dòng)汽車研
究院所曾先后出現(xiàn)過整車乃至整個(gè)實(shí)驗(yàn)室瞬間燒為灰燼的事故[1]。因此，在我國(guó)
電動(dòng)汽車研究開發(fā)以及推廣應(yīng)用過程中，對(duì)電動(dòng)汽車在各種危險(xiǎn)工況下的整車運(yùn)
行參數(shù)、動(dòng)力系統(tǒng)的電參數(shù)（電流、電壓以及絕緣電阻）、動(dòng)力電池的壓力和溫
度、電解液泄漏量、氫氣濃度以及電動(dòng)汽車整車安全性等方面的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的
研究具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。在電動(dòng)汽車安全事故中，由于動(dòng)力系統(tǒng)的特殊性，
其安全性隱患及安全事故造成的乘員傷害在許多方面有別于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車。
因此，對(duì)電動(dòng)汽車在各種危險(xiǎn)工況下的動(dòng)力系統(tǒng)以及整車安全性進(jìn)行研究并建立
相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法與評(píng)價(jià)體系，將為我國(guó)開發(fā)出具有優(yōu)良性能的電動(dòng)汽車打下基
礎(chǔ)。
1.2 電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀
在美國(guó)、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，電動(dòng)汽車已開始進(jìn)入實(shí)用化階段。由于高
1
電動(dòng)汽車的安全性分析
新技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)和政府對(duì)汽車排放越來(lái)越苛刻的要求，各大汽車公司投入了大
量的人力、物力和財(cái)力用于電動(dòng)汽車開發(fā)，不斷推出自己的新產(chǎn)品。表1.1 為幾
種國(guó)外電動(dòng)汽車的技術(shù)指標(biāo)[2]。
表 1.1 幾種國(guó)外電動(dòng)汽車的技術(shù)指標(biāo)
國(guó)家 法國(guó) 美國(guó) 美國(guó) 美國(guó) 美國(guó) 日本 日本 日本
生產(chǎn)廠家 標(biāo)志 通用 通用 福特 克萊死勒 豐田豐田 日產(chǎn)
車型 P106 EV1 S-10 Pangar EPDC RAV-4 Phs ALTAR
整車質(zhì)量/kg 1088 1350 1682 2125 2318 1540 1620 1704
滿載質(zhì)量/kg 1388 1550 2114 2455 2682 1815 1840 2000
最高車速/km/h 190 120 120 120 128 215 220 193
續(xù)駛里程/km 85 144 80 80 128 215 220 193
蓄電池鎳鎘 鉛酸 鉛酸 鉛酸 鎳氫 鎳氫 鎳氫 鋰離子
電壓/v 6 12 12 8 12 12 12 28
蓄電池個(gè)數(shù) 20 26 26 39 30 24 24 12
充電時(shí)間/h 2 2 6－8 6.5 8 5
日本——混合動(dòng)力汽車日趨成熟，燃料電池快速發(fā)展。2003 年11 月24 日，
廣州本田在廣州國(guó)際車展上展示了HONDA 燃料電池車FCX 和超低油耗混合動(dòng)力車
INSIGHT。據(jù)稱，燃料電池車FCX 是本田汽車公司研發(fā)出來(lái)的世界頂級(jí)尖端技術(shù)
新車型，并且是世界上首次實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)的燃料電池車，于2002 年在日本和
美國(guó)上市。燃料電池車FCX 只加氫氣不加油、排出廢物為純凈水，堪稱是“零污
染”的絕對(duì)“高檔”新車型。不過，由于生產(chǎn)一輛燃料電池車的成本是普通汽車
的100 倍，因此，目前在全球只有10 輛的銷量。日本科研人員在2003 年研制出
世界上速度最快的電動(dòng)汽車，該車時(shí)速超過310 公里。這輛由日本慶應(yīng)大學(xué)的清
水廣司教授與日本一家科技公司共同研制的電動(dòng)汽車名為KAZ，汽車長(zhǎng)６.7 米，
寬1.95 米，共有８?jìng)€(gè)車輪，引擎動(dòng)力為600 馬力，其電力由84 塊鋰電池提供。
該車從零加速到每小時(shí)100 公里只需７秒。包括駕駛員在內(nèi)，全車能乘坐８人。
據(jù)稱，該車將來(lái)還可改裝成公共汽車或卡車等。研究人員稱，這種電動(dòng)汽車目前
尚在試驗(yàn)階段，離商業(yè)生產(chǎn)還有一段時(shí)日。
歐洲——純電動(dòng)汽車欲退還留，燃料電池公共汽車研究方興未艾。歐洲是很
崇尚純電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的，其中最為成功和著名的車型就是電動(dòng)標(biāo)致106，這
種以鎳鎘電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車經(jīng)過十余年的發(fā)展，已經(jīng)在歐洲各國(guó)，尤其是在
政府部門當(dāng)中，擁有大量的用戶。但它終究還是沒有成功地解決續(xù)駛里程問題。
美國(guó)——希望寄于燃料電池汽車。早在 1964 年，通用汽車就進(jìn)行了第一個(gè)
燃料電池實(shí)驗(yàn)。并于1968 年生產(chǎn)出第一輛可使用的燃料電池車。加州經(jīng)過13 年
在環(huán)保及環(huán)保車輛的探索實(shí)踐后，表示不再積極鼓勵(lì)發(fā)展純電動(dòng)汽車，而轉(zhuǎn)向了
燃料電池。例如通用等公司將不再繼續(xù)加大對(duì)純電動(dòng)汽車的投入，只是對(duì)已經(jīng)在
2
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
路上使用的電動(dòng)汽車進(jìn)行維護(hù)；但從通用對(duì)它的燃料電池汽車，例如對(duì)Hy-wire
等的宣傳可以看出燃料電池將成為至少未來(lái)幾年美國(guó)的開發(fā)熱點(diǎn)。
1.2.2 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
雖說日本、歐洲、美國(guó)在研發(fā)電動(dòng)汽車上形成了三大流派，但目前我國(guó)在電
動(dòng)汽車方面的研制開發(fā)能力已達(dá)世界領(lǐng)先水平。國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的研究始于20 世
紀(jì)60 年代，但當(dāng)時(shí)的研究都是零散的和小規(guī)模的，投入也很少。自1980 年開始，
我國(guó)開始掀起電動(dòng)汽車的研究高潮，電動(dòng)汽車被國(guó)家列為“八五”、“九五”科技
攻關(guān)項(xiàng)目。近幾年我國(guó)電動(dòng)汽車的研究開發(fā)工作進(jìn)入了全面發(fā)展階段，電動(dòng)汽車
市場(chǎng)已初露端倪。為此科技部在“十五”國(guó)家863 計(jì)劃中，提出中央財(cái)政撥款
8.8 個(gè)億，特別設(shè)立電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)，選擇新一代電動(dòng)汽車技術(shù)作為我國(guó)汽車
科技創(chuàng)新的主攻方向，組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，以官、產(chǎn)、學(xué)、研四位
一體的方式，聯(lián)合攻關(guān)。在“十五”期間，以電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺(tái)為工作
重點(diǎn)，已經(jīng)在電動(dòng)汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及整車技術(shù)上取得重大突破，
初步形成了符合現(xiàn)代企業(yè)制度和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的研發(fā)體系和機(jī)制。
1.3 電動(dòng)汽車安全性國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
電動(dòng)汽車的安全隱患較多，國(guó)內(nèi)外都已開始著手研究和制訂相關(guān)的安全法規(guī)
和規(guī)范。國(guó)際技術(shù)評(píng)估中心（ICTA）對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行的安全綜合評(píng)估報(bào)告表明[3]，
與一般內(nèi)燃機(jī)汽車比較,電動(dòng)汽車主要存在11 個(gè)方面的安全隱患：(1) Fire(起
火); (2) Steam Burns（蒸汽燃燒）; (3) Heat Burns（熱燃燒）; (4) Chemical
Burns（化學(xué)燃燒）; (5) Refueling（補(bǔ)充燃料）; (6) Electric Shock（電擊）;
(7) Collision（碰撞）; (8) Rollover（翻車）; (9) Toxic Fumes（有毒氣體）;
(10) Noise（噪聲） and (11) Manufacturing Defects（制造缺陷）。電動(dòng)汽車
存在的突出安全隱患包括：(1) hydrogen gassing（氫氣）; (2) electrolyte
spillage（電解液溢出）; (3) exposure to toxic fumes（有毒氣體）；(4) electric
shock（電擊）。
世界各地的許多相關(guān)企業(yè)和研究組織也對(duì)電動(dòng)汽車的安全性進(jìn)行了一些研
究，發(fā)表了一些有關(guān)電動(dòng)汽車安全方面的研究成果。文獻(xiàn)[4]介紹了日本的NGK
實(shí)驗(yàn)室對(duì)100Wh 大容量的鋰離子電池進(jìn)行過安全測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目有: (1) 穿刺試
驗(yàn)；(2)外部短路試驗(yàn)；(3)過充電實(shí)驗(yàn)；(4) 表面加熱實(shí)驗(yàn)。文獻(xiàn)[5]介紹了南
韓的BMS（電池管理系統(tǒng)）依靠有效管理金屬氫化物鎳蓄電池各種狀態(tài)，從而改
善安裝有這種電池的電動(dòng)汽車安全性能。文獻(xiàn)[6]介紹了美國(guó)的幾家公司制造的
多種電動(dòng)汽車電池在Argonne 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的檢測(cè)，均無(wú)安全事故發(fā)生。文獻(xiàn)
3
電動(dòng)汽車的安全性分析
[7]介紹了ZEBRA 電池具有可靠的安全性能，經(jīng)過碰撞測(cè)試，在碰撞中即使對(duì)電
池造成很嚴(yán)重的損傷，也不會(huì)對(duì)乘員造成傷害，正因?yàn)橛锌煽康陌踩裕筞EBRA
電池在安全方面滿足了USABC 的要求[8]。文獻(xiàn)[9]介紹了在USABC 的測(cè)試過程中，
對(duì)于危險(xiǎn)工況以及誤操作條件下的測(cè)試項(xiàng)目有：(1)電池電壓；(2)電池物理變化
(尺寸變化、重量變化、破裂程度、是否存在火花、密封裝置的裂開)；(3)液體
泄漏與氣體的產(chǎn)生(體積、組成、產(chǎn)生速度)；(4)熱量的產(chǎn)生(電池上或其周圍)
等。在美國(guó)交通部公布的城市電動(dòng)汽車技術(shù)規(guī)范[10]里面，對(duì)電動(dòng)汽車提出了耐熱
性、耐水性、電氣安全等具體要求。并且規(guī)定電動(dòng)汽車需裝有安全互鎖系統(tǒng)。信
息產(chǎn)業(yè)部天津電子第十八研究所對(duì)電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池及衛(wèi)星用鎳氫電
池進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究[11] [12]，其中，對(duì)鋰離子電池進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)包括擠壓實(shí)驗(yàn)、短路
實(shí)驗(yàn)等，對(duì)鎳氫電池的實(shí)驗(yàn)包括過充電安全驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在鋰離
子電池?cái)D壓實(shí)驗(yàn)中，電池的安全閥能及時(shí)排氣，伴有少許火苗。對(duì)鎳氫電池的過
充電安全驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電池內(nèi)的壓力在過充電時(shí)先隨充電量線性上升，達(dá)
到一定值后保持不變。均存在一定程度的安全隱患。
在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO、ICE)在70 年代前后開始開展了電
動(dòng)車車輛標(biāo)準(zhǔn)化的工作，并相繼發(fā)布了一些標(biāo)準(zhǔn)。例如，ISO/DIS 6469-1 :2000
車載儲(chǔ)能裝置標(biāo)準(zhǔn)[13]對(duì)蓄電池的標(biāo)記、蓄電池排出的氣體所允許的最大容積和流
速(m3/h)、蓄電池的絕緣電阻值、通風(fēng)、有害物質(zhì)的排放量、過電流斷開器的性
能、發(fā)生碰撞時(shí)電解液的泄漏量與電池包的移動(dòng)情況等作出了一些明確規(guī)定。
ISO/DIS 6469-2：2000 功能安全方式和故障防護(hù)[14]對(duì)電動(dòng)汽車操作的安全性與
故障防護(hù)做出了明確規(guī)定。ISO/DIS 6469-3:2000 防止人員觸電[15]在乘員的電保
護(hù)方面做出了一些詳盡的規(guī)定。國(guó)際電工委員會(huì)IEC 同樣對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)
化研究工作，提出了一些相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，如IEC 60718:1997 為蓄電池驅(qū)動(dòng)
的道路車輛提供能量的電氣裝置[16]對(duì)各種情況下的電傷害防護(hù)做出了規(guī)定；IEC
783:1984 電動(dòng)道路車輛的線束和連接器[17] 規(guī)定了電纜與連接器的常規(guī)設(shè)計(jì)須在
安全方面符合的要求；IEC 61851-1:2001 電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)[18] 、IEC
61851-2-1/CDV:1999 電動(dòng)車輛與交流/直流電源的連接要求[19]中對(duì)觸電及漏電
防護(hù)等方面也進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定。IEC 784:1984 電動(dòng)道路車輛用儀表[20]中規(guī)定
需對(duì)超溫、超速、易燃?xì)怏w或廢氣的濃度、輔助電池電壓、泄漏電流等進(jìn)行監(jiān)控
并用儀表顯示出來(lái)。
在電池系統(tǒng)評(píng)估方面，SAE J1766:1998 電動(dòng)車輛和混合電動(dòng)車輛用電池系
統(tǒng)整體碰撞試驗(yàn)推薦規(guī)程[21]里規(guī)定了一些對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估的方法。該規(guī)程的
目的是當(dāng)電動(dòng)車輛或混合電動(dòng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，評(píng)估電池系統(tǒng)電解液泄漏、固定、
電系統(tǒng)絕緣性、液體相互反應(yīng)等性能。
國(guó)內(nèi)在參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，于 2001 年發(fā)布了一系列有關(guān)電動(dòng)汽車的國(guó)
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湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
家標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)汽車的許多方面做出了較詳盡的規(guī)定。對(duì)于整車的安全
要求，GB/T 18384.1~18384.3:2001[22]做出了規(guī)定，內(nèi)容與ISO/DIS 6469-1~
ISO/DIS 6469-3:2000 內(nèi)容大致相同。GB/T 18332.1—2001 電動(dòng)道路車輛用鉛酸
蓄電池[23] 、GB/T 18332.2--2001 電動(dòng)道路車輛用金屬氫化物鎳蓄電池[24] 、GB/Z
18333.1---2001 電動(dòng)道路車輛用鋰離子蓄電池[25] 、GB/Z 18333.2—2001 電動(dòng)
道路車輛用鋅空氣蓄電池[26]對(duì)各種蓄電池的實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行了一些規(guī)定。
1.4 本研究課題的來(lái)源及主要研究?jī)?nèi)容
本論文的研究課題是國(guó)家“863”計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)子課題“電動(dòng)汽車
安全性能檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)研究”的一部分。該項(xiàng)目以電動(dòng)汽車安全性基本理論、電
動(dòng)汽車國(guó)內(nèi)外安全標(biāo)準(zhǔn)及電動(dòng)汽車安全性最新研究成果為基礎(chǔ)，采用分析、實(shí)驗(yàn)
和計(jì)算機(jī)仿真的方法，研究電動(dòng)汽車本身存在的安全隱患及在汽車運(yùn)行各種危險(xiǎn)
工況下的安全性能，并建立起相應(yīng)的安全防護(hù)措施體系。
本論文的主要工作列舉如下：
1)分析了電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)可能對(duì)乘員產(chǎn)生的各種傷害及其產(chǎn)生的原因，其
中包括電動(dòng)汽車的電傷害、電動(dòng)汽車電池的燃燒爆炸傷害、電池電解液的泄漏傷
害、電池有害氣體的釋放傷害等方面。
2)分析研究了電動(dòng)汽車幾種常用電池的安全特性，其中包括鉛酸電池、鎳氫
電池、鋰離子電池和燃料電池，具體分析了它們各自可能存在的安全性隱患以及
產(chǎn)生安全性問題的機(jī)理；
3)進(jìn)行了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池性能評(píng)價(jià)和安全性試驗(yàn)研究，研究了動(dòng)力電池在
危險(xiǎn)工況下的安全性能變化及其對(duì)電動(dòng)汽車運(yùn)行安全性的影響；
4)總結(jié)上述研究成果，初步探討了電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池安全性能評(píng)價(jià)體系，
建立起了電動(dòng)汽車安全事故防護(hù)體系并開發(fā)完成了氫氣濃度測(cè)控系統(tǒng)。
5
電動(dòng)汽車的安全性分析
第 2 章電動(dòng)汽車常用動(dòng)力電池安全特性研究
電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部分是動(dòng)力電池，電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的要求：
1． 高能量密度；
2． 制造成本低；
3． 壽命長(zhǎng)，維修少；
4． 活性物質(zhì)存放長(zhǎng)，自放電自衰減小；
5． 充放電性能好；
6． 效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單；
7． 尺寸小；
8． 安全性能好；
9． 更換快捷；
10．少量或無(wú)需特殊維護(hù)設(shè)備；
在國(guó)內(nèi)外開發(fā)的電動(dòng)汽車中，通常使用的動(dòng)力電池有鉛酸電池、鎳氫電池、
鋰離子電池以及燃料電池等。對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全特性的研究，是分析動(dòng)
力電池和電動(dòng)汽車的安全性的前提。本章分別研究了鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離
子電池、燃料電池這四種常用的動(dòng)力電池的安全特性及其存在的安全隱患，并分
析了安全事故產(chǎn)生的機(jī)理。
2.1 電動(dòng)汽車用鉛酸電池特性研究
2.1.1 鉛酸電池組成及其工作原理
鉛酸蓄電池是由正負(fù)極板、隔板、殼體、電解液和接線樁頭等組成，其放電
的化學(xué)反應(yīng)是依靠正極板活性物質(zhì)(二氧化鉛和鉛)和負(fù)極板活性物質(zhì)(海綿狀純
鉛)在電解液(稀硫酸溶液)的作用下進(jìn)行。其中，極板的柵架，傳統(tǒng)蓄電池用鉛
銻合金制造；20 世紀(jì)70 年代出現(xiàn)的新一代鉛酸蓄電池——免維護(hù)鉛酸蓄電池
（VRLA）極板的柵架是用鉛鈣合金制造。鉛酸蓄電池充、放電過程的電極反應(yīng)如
下：
正極：PbO H SO e PbSO H O 4 2
2
2 4 4 2 + 2
←???
???→
+ + + ? +
充電
放電
負(fù)極：Pb SO PbSO 2e 4
2
4 +
←???
???→
+ ?
充電
放電
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湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
2.1.2 電動(dòng)汽車用鉛酸電池的安全隱患分析
鉛酸電池屬于安全電池，在使用過程中自身不容易產(chǎn)生燃燒、爆炸等危險(xiǎn)事
故。但鉛酸電池電解液的泄漏、有害氣體的產(chǎn)生和可燃?xì)怏w的聚積將對(duì)乘員產(chǎn)生
傷害。
2.1.2.1 電解液的泄漏
由于鉛酸電池電解液為硫酸溶液，電池里溢出的液體是含有稀硫酸的電解
液，能夠?qū)щ?，具有較強(qiáng)的腐蝕能力，會(huì)傷害人體皮膚和眼睛，對(duì)汽車的鋼制部
件腐蝕，同時(shí)引發(fā)電池的短路或?qū)θ梭w產(chǎn)生電傷害。因此，電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)與試
驗(yàn)研究要對(duì)此進(jìn)行特殊的考慮。汽車運(yùn)行時(shí)，特別在危險(xiǎn)工況下，可能因?yàn)橐韵?
原因造成電解液的泄漏：
a 電池可能受到?jīng)_擊、擠壓，從而導(dǎo)致電池外殼變形、破裂等；
b 電池內(nèi)部導(dǎo)電路徑熔化或短路產(chǎn)生火花引燃電池內(nèi)部氣體(因外來(lái)原因所
累積的)，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部隔板變形，上蓋和中蓋破裂；
c 因環(huán)境溫度過高、過充電、充電電流太大、反充電、電池短路、接地故障
或上述事項(xiàng)的組合所造成的溫度失控，從而導(dǎo)致電池永久性變形(膨脹) 或電池
破裂。
為了避免或減少電解液的泄漏，電動(dòng)汽車在開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使電池組布置在
受到?jīng)_擊與振動(dòng)較小的部位，電池組所在的箱體要盡可能地保持通風(fēng)良好，同時(shí)
應(yīng)該遠(yuǎn)離發(fā)熱機(jī)件（如電機(jī)等），以避免電池組熱失控。
2.1.2.2 有害氣體和可燃?xì)怏w的產(chǎn)生
鉛酸電池在過充電時(shí)會(huì)溢出含氫的爆炸性氣體以及含有硫酸的酸性氣體，對(duì)
人體產(chǎn)生傷害。鉛酸電池過充電產(chǎn)生氣體是由于電池電位在過充電時(shí)達(dá)到了正極
析氧、負(fù)極析氫的電位，電極發(fā)生如下的反應(yīng)：
正極反應(yīng)： 2H O O 4H 4e 2 2 → + + +
負(fù)極反應(yīng)： Pb O H SO PbSO H O 2 2 4 4 2 2 + + 2 → 2 + 2
+ + → ↑
2 2H 2e H
從而導(dǎo)致電池釋放含有可燃?xì)怏w H2 的混合氣體，該氣體在達(dá)到氫氣爆炸極限
的情況下（在空氣中爆炸下限4％，爆炸上限76％）遇到點(diǎn)火源時(shí)會(huì)引起爆炸。
同時(shí)該氣體含有SO2 等有害氣體會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的危害。
2.2 電動(dòng)汽車用鎳氫電池特性研究
7
電動(dòng)汽車的安全性分析
鎳氫蓄電池屬于堿性電池，電池不含鎘、銅，不存在重金屬污染問題。鎳氫
蓄電池以其高比能量、長(zhǎng)壽命、適合大電流放電、無(wú)污染等綜合優(yōu)異性能，成為
電動(dòng)汽車用蓄電池首選[27][28]。目前,電動(dòng)汽車市場(chǎng)各種蓄電池所占份額[29]:鎳氫蓄
電池為64%,鋰離子蓄電池為15%,鉛酸蓄電池為11%,其他為10%。
2.2.1 鎳氫電池的組成及其基本工作原理
鎳氫電池由鎳氫化合物正電極、貯氫合金負(fù)電極以及堿性電解液（比如30%
的氫氧化鉀溶液）組成，充、放電時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)分別如下：
電池正極：
Ni(OH)2 + OH- NiOOH + H2O + e
電池負(fù)極：
放電
充電
M + H2O + e MH + OH-
電池總反應(yīng)：
放電
充電
M + Ni(OH)2 NiOOH + MH
放電
充電
式中，M為貯氫合金，MH為吸附了氫原子的貯氫合金。
2.2.2 鎳氫電池的安全隱患分析
電動(dòng)汽車使用鎳氫電池的安全隱患主要有以下幾個(gè)方面：
1） 漏液
MH-Ni電池電動(dòng)汽車在使用過程中，電池可能受到?jīng)_擊、擠壓等，從而電池
外殼變形、破裂導(dǎo)致電解液泄漏[30]。由于電解液的泄漏，電池液體間將發(fā)生相互
作用會(huì)導(dǎo)致發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和電傳導(dǎo)，直接影響到車輛使用者的生命安全。另外，
由于電解液具有強(qiáng)堿性、腐蝕力極強(qiáng)等化學(xué)性質(zhì)，如果其泄漏到汽車零部件表面
上還會(huì)造成汽車零部件的損壞。同時(shí)，在處理泄漏的電解液時(shí)，如不慎和電解液
發(fā)生直接接觸，也會(huì)對(duì)人體造成一定傷害。研究表明[31]電池經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)
后，電池冒氣漏堿嚴(yán)重，導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，電池?zé)嵝?yīng)加快，溫度上升，影響
到電池的正常工作和汽車的正常行駛。
2） 高壓容器爆裂
MH-Ni電池的外部容器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成使得電池外殼成為一個(gè)相對(duì)密封的壓力容
器。當(dāng)電池在充電后，容器內(nèi)的氣體壓力可以達(dá)到很高水平。研究表明[32]在充放
電時(shí)電池本身會(huì)有大量熱放出，溫度可能急劇升高，導(dǎo)致電池過熱。在電池組的
充電過程中，可能由于電池組中心部位的電池產(chǎn)生的熱量得不到及時(shí)的散失，導(dǎo)
致電池的溫度迅速上升，使得充電效率大大降低，在短時(shí)間內(nèi)電池產(chǎn)生大量的氧
氣, 電池內(nèi)部的氣體壓力可達(dá)到很高的數(shù)值，如果安全閥不能及時(shí)開啟，則會(huì)引
8
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
起電池高壓容器爆裂電池爆炸。
3） 電池內(nèi)部產(chǎn)生氫氧爆炸性混合氣體
在電池反應(yīng)中，貯氫合金擔(dān)負(fù)著貯氫和電化學(xué)反應(yīng)的雙重任務(wù)。一般來(lái)說，
由于MH-Ni電池化成不好使得貯氫金屬氫化物電極表面催化性能達(dá)不到理想的要
求，其充電效率與充電容量將受到很大的影響。MH-Ni電池在過充電時(shí)放出的氧
氣和在過放電時(shí)放出的氫氣不能很好地被電池內(nèi)部所吸收消化，電池在正常工作
時(shí)就有大量的氫氣和氧氣放出，其析氫析氧化學(xué)反應(yīng)如下：
電池在過放電時(shí)，正極上可被還原的NiOOH已經(jīng)消耗完了（氫-鎳電池一般設(shè)
計(jì)為負(fù)極容量過量），這時(shí)H2O便在鎳電極上還原,放出氫氣。
正極（鎳電極）：2H2O + 2e → H2 ↑ + 2OH-
電池在過充電時(shí)，由于陽(yáng)極上可以氧化的Ni(OH)2都變成了NiOOH（除活性物
質(zhì)內(nèi)部被隔離的Ni(OH)2之外），這時(shí)OH- 失去電子形成氧氣。
正極： 4OH- - 4e →O2 ↑+ 2H2O
因?yàn)殡姵卦诠ぷ髦杏写罅康臍錃夂脱鯕馕龀?，電池?nèi)部就存在大量的氫氧爆
炸性混合性氣體。而電池在過放電時(shí)溫度可能急劇升高，這些氫氧爆炸性混合氣
體就容易燃燒爆炸。
4） 氫氣滲漏
由于MH-Ni電池在工作過程中有大量的氫氣析出，氫氣由于電池容器安全閥
的開啟[33]和電池容器的變形破裂等原因容易滲漏到電池容器外，貯藏在車體內(nèi)，
直接影響到汽車的安全。當(dāng)氫氣在汽車箱體內(nèi)所占體積在其爆炸極限體積之內(nèi)
時(shí)，就很容易導(dǎo)致爆炸的發(fā)生[34]。
另外，對(duì)于一般內(nèi)燃機(jī)汽車來(lái)說，汽車在行駛過程中發(fā)生輕微的碰撞、摩擦、
漏電和短路等不會(huì)給汽車帶來(lái)嚴(yán)重的安全性問題。但對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說,由于輕
微的碰撞、摩擦、漏電和短路都有可能導(dǎo)致點(diǎn)火源的產(chǎn)生,再加上MH-Ni電池工作
過程中所放出的大量可燃性氣體,這就具備了化學(xué)燃燒爆炸的兩個(gè)重要條件，很
容易導(dǎo)致汽車的燃燒爆炸，給汽車的使用帶來(lái)災(zāi)難性后果。再就是汽車在行駛過
程中發(fā)生的沖擊、碰撞等事故還可能導(dǎo)致電池隔膜破裂、泄漏的電解液飛濺、電
池“過充電”問題的進(jìn)一步加劇等一系列其他安全隱患的產(chǎn)生。
總之，電動(dòng)汽車使用MH-Ni電池的安全隱患很多，其并不是相互孤立的，其
中一個(gè)因素的改變，會(huì)引起其他因素的變化，產(chǎn)生一系列的連鎖反應(yīng)。比如電池
在充電過程中，隨著電池內(nèi)壓的增加電池的內(nèi)阻也在增大[35]，電池內(nèi)阻的增大勢(shì)
必會(huì)加劇電池的熱效應(yīng)[32]，引起電池溫度升高，電池過熱，內(nèi)部氣體膨脹，這又
反過來(lái)可能會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致電池內(nèi)壓的增大。同時(shí)，電池過熱還會(huì)影響到電池正負(fù)
極和隔膜的性能[36][37]，進(jìn)一步影響到電池其他方面的安全性。正是因?yàn)楦麟[患因
素之間的相互聯(lián)系相互作用，使得電動(dòng)汽車使用MH-Ni電池的安全性研究變得較
9
電動(dòng)汽車的安全性分析
為復(fù)雜。
2.3 電動(dòng)汽車用鋰離子電池特性研究
作為電動(dòng)汽車動(dòng)力源之一的鋰離子電池，具有工作電壓高（3.6V，是Ni/Cd、
Ni/MH 電池的3 倍）、比能量高（140Wh/kg，分別是Ni/Cd、Ni/MH 電池的2-3 倍
和1-2 倍）、體積?。ū萅i/MH 電池小30%）、質(zhì)量輕（比Ni/MH 電池輕50%）、無(wú)
記憶效應(yīng)、自放電小、無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)[38]，是未來(lái)電動(dòng)汽車?yán)硐腚娫?
之一。表2.1 為鋰離子電池與其它電池性能比較。
表2.1 鋰離子電池與其它電池性能比較[38]
體積比能量
/(Wh.L-1)
質(zhì)量比能量
/(Wh.kg-1)
使用溫度范圍
電池 /℃
工作
電壓
/V
使用電
壓范圍
/V 現(xiàn)在將來(lái) 現(xiàn)在將來(lái)
循環(huán)
次數(shù)
/次充電 放電
鋰離子電池 3.6
4.2~2.
5
246 400 100 150
500~
1000
0~45 -20~60
可充堿錳電
池
1.5 80
25
以上
0~65
密封鉛酸電
池
2.0 30
200~
500
-20~60
鎘-鎳電池1.2
1.4~1.
0
155 240 60 70 500 0~45 -20~65
金屬氫化物-
鎳電池
1.2
1.4~1.
0
190 280 70 80 500 0~45 -20~65
法國(guó)電池生產(chǎn)商 SAFT 公司認(rèn)為鋰離子電池逐漸成為電動(dòng)汽車生產(chǎn)商的首
選。在斯圖加特歐洲聯(lián)盟主辦的測(cè)試中，克萊斯勒航行者EPIC 小型貨車使用45
組 SAFT 鋰離子電池在一次充電行駛了200 公里。同時(shí)在都靈裝有20 組SAFT 電
池的菲亞特Seicento Elettra 小汽車的行駛距離為140 公里[39]。目前，日本研
究人員已經(jīng)制造了試驗(yàn)階段的世界上速度最快的電動(dòng)汽車，可以以高于310 公里
的時(shí)速行駛。該車由84 塊鋰電池提供動(dòng)力，從零加速到每小時(shí)100 公里只需7
秒。雖然鋰離子電池電動(dòng)汽車具有美好的使用前景，但其在使用中存在較多危及
乘員人身安全的安全隱患[40]。
鋰離子電池是引發(fā)鋰離子電池電動(dòng)汽車安全事故的一個(gè)最大誘因，因此，有
必要弄清鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及其工作原理，再在此基礎(chǔ)上分析鋰離子電池電動(dòng)汽
車可能出現(xiàn)的一些安全隱患。
10
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
2.3.1 鋰離子電池組成及其工作原理
鋰離子電池實(shí)際上是一種鋰離子濃差電池，目前主要有液態(tài)鋰離子電池(LIB)
和聚合物鋰離子電池(PLIB)兩類。其一般由正負(fù)電極、電解液和隔膜組成。正負(fù)
電極通常由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成；正極常采用含鋰化合物L(fēng)iCoO2、
LiNiO2 或LiMn2O4 等；負(fù)極常采用鋰-碳層間化合物L(fēng)ixC6；電解液為溶解有鋰鹽
LiPF6、LiAsF6 等的有機(jī)溶劑；隔膜通常采用聚烯烴系多孔膜，如PP 或PE 或二者
復(fù)合膜(PE-PP-PE)等。聚合物鋰離子電池一般是采用聚合物電解液代替液態(tài)有機(jī)
電解液，其它部分同液態(tài)鋰離子電池。二者工作原理是相同的，即充放電時(shí)Li+
在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，化學(xué)表達(dá)式如下：
LiMO2 + nC
←???
???→ L i
放電
充電
1-XMO2 + LixCn
2.3.2 鋰離子電池安全隱患分析
鋰離子電池給乘員造成傷害的表現(xiàn)形式主要有四種：
1） 排氣
鋰離子電池內(nèi)部各組成部分都有可能成為其所排出氣體的產(chǎn)生源。正極物質(zhì)
為含鋰化合物，使用過程中受熱可能會(huì)分解，從而釋放O2 等氣體。部分正極物質(zhì)
充滿電時(shí)氧脫出起始溫度見表2.2；隔膜由于為聚烯烴系多孔膜，容易發(fā)生熱氧
老化，釋放氣體；電解液在循環(huán)充放電中分解或電解，釋放CH4、CO 等氣體。部
分有機(jī)溶劑的分解電壓見表2.3；碳負(fù)極與有機(jī)溶劑不匹配發(fā)生反應(yīng)也會(huì)釋放氣
體，如鋰與有機(jī)溶劑PC 的反應(yīng)[39]：
2Li(s) + C4H6O3 （PC） (l) → Li2CO3 （s） + CH3CH = CH3 (g) ；
鋰離子電池內(nèi)部為改善性能或起保護(hù)作用而加入的一些添加劑，如 Li2CO3 等,在
電壓為5V 左右時(shí)也會(huì)分解放出氣體。這些氣體都會(huì)通過一定裝置釋放出來(lái)而不
至于造成電池內(nèi)壓過大從而引起其它更大傷害如爆炸等。所有這些排出氣體都有
可能進(jìn)入乘員艙，危害乘員身體健康。
表 2.2 正極充滿電時(shí)氧脫出起始溫度[41]
升溫速率 /℃·min-1 0.5 2
Li0.3NiO2 180℃ 205℃
Li0.4CoO2 225℃ 240℃
λ-MnO2 355℃ 380℃
表 2.3 部分有機(jī)溶劑的分解電壓（55℃）[41]
溶劑 EC/DEC (1：1) EC/DMC (1：1) PC/DEC (1：1)
分解電壓/v 4.25 4.1 4.35
11
電動(dòng)汽車的安全性分析
2） 泄漏
此主要針對(duì)液態(tài)鋰離子電池而言。聚合物鋰離子電池由于采用凝膠聚合物電
解液，故一般不存在泄漏問題。目前市面上以及電動(dòng)汽車用也都是以液態(tài)鋰離子
電池為主，其主要形狀有圓柱形和方形兩種?；窘M成部分為正極片、負(fù)極片、
正負(fù)極集流體、隔膜紙、外殼及密封圈、蓋片等。圖2.1 和圖2.2 分別為圓柱形
和方形鋰離子電池分解結(jié)構(gòu)圖。
圖 2.1 圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)[38]
圖 2.2 方形鋰離子電池結(jié)構(gòu)[38]
由鋰離子電池組成部分可以發(fā)現(xiàn)，在使用過程中，若出現(xiàn)電池外殼腐蝕或頂
殼由于擠壓而變形等問題，就可能出現(xiàn)電解液泄漏。此外，鋰離子電池一般都設(shè)
有安全閥，一旦由于各種原因被啟動(dòng)，事后又沒有及時(shí)處理（更換電池片或電池
組等），液態(tài)電解液則有可能泄漏出來(lái)，造成安全隱患。當(dāng)電池外部短路時(shí)，電
池內(nèi)電解液溫度、內(nèi)部氣壓均將升高，一旦氣壓值超過電池蓋帽耐壓值，電池將
漏液，如果安全閥失效，甚至?xí)鸨?。另外，由于電?dòng)車輛行駛的不確定性，
12
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
如顛簸、急剎、碰撞等，都可能造成鋰離子電池變形而漏液。鋰離子電池漏液?jiǎn)?
題如果未經(jīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，則可能誘發(fā)更高一級(jí)的安全事故如起火、爆炸等。
3） 燃燒
造成鋰離子電池燃燒的原因是多方面的。原因之一如前面所述，鋰離子電池
所排出的氣體中，大部分為易燃CH4 等氣體，且還含有O2。這些氣體如果聚集，
一旦遭遇磨擦或靜電等火花，就很容易出現(xiàn)燃燒事故：
CH4 (g) + 2O 2 (g) ??????? CO 燃燒(6500C?7500C)→ 2 (g) + 2H2O (g)
另外，如果鋰離子電池出現(xiàn)漏液?jiǎn)栴}，又沒有得到及時(shí)處理，由于電解液都
是有機(jī)溶劑，為易燃物質(zhì)，遇到火花也很容易造成電池燃燒。PC、EC 等有機(jī)溶
劑物理化學(xué)性質(zhì)見表2.4。
表 2.4 部分非質(zhì)子溶劑的物理化學(xué)性質(zhì)（250C）[38]
Φred Φox
溶 劑
tmp
/0C
tbp
/0C /V(Vs . SCE)
碳酸乙烯酯(EC) 37 238 -3.0 +3.2
碳酸丙烯酯(PC) -49 242 -0.3 +3.6
碳酸丁烯酯(BC) -53 240 -0.3 +4.2
甲酸甲酯(MF) -99 32
醋酸甲酯(MA) -98 58 -2.9 +3.4
丙酸甲酯(MP) -88 79
碳酸二甲酯(DMC) 3 90
碳酸甲乙酯(EMC) -55 108 -3.0 +3.7
碳酸二乙酯(DEC) -43 127
注：tmp ：融點(diǎn)；tbp ：沸點(diǎn)；Φred ：還原電位；Φox ：氧化電位。
相對(duì)于此兩種情況，鋰離子電池發(fā)生燃燒最大可能還是由于其內(nèi)部原因。首
先，鋰離子電池隔膜常用聚烴系多孔膜樹脂，其作用是將電池正負(fù)極隔開，防止
兩極直接短路。然而，該隔膜在氧的作用下容易出現(xiàn)熱氧老化現(xiàn)象，而鋰離子電
池正極物質(zhì)在充放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生氧氣，兩者相互作用將使電池正負(fù)極短路，產(chǎn)生極
大電流，從而導(dǎo)致電池起火燃燒。另外，若容量不同電池混合使用，充電時(shí)容量
較小電池將會(huì)先充滿，為使電池組中其它電池也充滿，容量較小電池必將過充電,
在充電后期一直處于過充電狀態(tài)，將會(huì)使電池溫度升高，造成一系列電池內(nèi)部反
應(yīng)，使電池處于發(fā)生燃燒的危險(xiǎn)中；放電時(shí)容量較小電池電量則會(huì)先期放完，相
對(duì)于其它容量較大電池處于反極中，在其正極渡上金屬鋰，形成易燃易爆物質(zhì)，
也極易造成鋰離子電池燃燒。下面圖2.3 顯示了BJD6100-EV 電動(dòng)大客車采用的
鋰離子電池組在不同放電情況下電池電壓的不一致情況[42]。
13
電動(dòng)汽車的安全性分析
圖 2.3 不同放電深度電池電壓不一致性
4） 爆炸
鋰離子電池發(fā)生燃燒一般會(huì)伴有爆炸現(xiàn)象發(fā)生，若火源是從外部引入，撲救
及時(shí)也許可以避免。若火源是由電池內(nèi)部原因所致，如前面隔膜分解，使正負(fù)極
直接短路(這種情況一般出現(xiàn)在電池充電過程中，充電電壓不穩(wěn)或過充電所致，
其機(jī)理如前所敘)，或電池反極，使其內(nèi)部組成部分相互作用生成易燃易爆物質(zhì)
金屬鋰等，這時(shí)鋰離子電池表現(xiàn)出來(lái)的就是爆炸了。下圖即為某手機(jī)鋰離子電池
充電過程中突然爆炸后的圖樣。電動(dòng)汽車用鋰離子電池都是成組使用，一塊爆炸
將會(huì)造成連鎖反應(yīng)，直接危害乘員生命和財(cái)產(chǎn)安全。
圖 2.4 爆炸后的手機(jī)電池殘?bào)w（右上為另一塊完整的手機(jī)電池）[43]
2.4 電動(dòng)汽車用燃料電池特性研究
燃料電池(Fuel Cell)是一個(gè)將貯存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為
電能的發(fā)電裝置。由于不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)換率高，實(shí)際效率可達(dá)
60%-84%以上，且環(huán)境污染小，能穩(wěn)定持續(xù)供電。因?yàn)槿剂想姵鼐哂幸陨蟽?yōu)點(diǎn)及
目前其它電池應(yīng)用的局限性，人們開始研究把燃料電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。
1998 年，美國(guó)《財(cái)富》雜志的評(píng)論聲稱[44]：“燃料電池將會(huì)把那些驅(qū)動(dòng)世界轎車、
卡車以及公共汽車的嘈雜而又污染環(huán)境的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)淘汰，就像淘汰蒸汽機(jī)那
14
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
樣?！?999 年由戴姆勒—克萊斯勒公司、福特公司以及燃料電池制造商成立的“加
利福尼亞燃料電池合作伙伴關(guān)系”在研究燃料電池方面己取得快速發(fā)展，世界上
己有數(shù)家汽車公司推出自己的電動(dòng)車，如奔馳公司的Necar5 及巴特公司的
MARK900。但是，我們?cè)谙硎芨呖萍冀o我們帶來(lái)快樂與方便的同時(shí)，不得不考慮
帶給我們的另一個(gè)問題：燃料電池在電動(dòng)汽車上的安全問題。
2.4.1 燃料電池介紹
2.4.1.1 燃料電池種類與電動(dòng)車用燃料電池介紹
燃料電池種類較多，根據(jù)電解質(zhì)性質(zhì)而異，目前較成熟的燃料電池的性能與
特點(diǎn)如表2.5：
表 2.5 幾種常見類型的燃料電池性能與特點(diǎn)
類型與代號(hào)
磷酸型
PAFC
堿性AFC
質(zhì)子交換膜
PEMFC
熔融碳酸鹽
MCFC
固體氧化物電
解質(zhì)SOFC
電解質(zhì)H2PO4 KOH 傳導(dǎo)H+的聚
合物
Li2CO3、K2CO3 Y2O3、Zr2O3
工作溫度/
℃
100~200 50~200 室溫~100 650～700 900～1000
比功率
/(w/kg)
120~180 35~105 340~1500 30~40 15~20
反應(yīng)物H2 純H2 H2 H2 H2 CO CH4
可用燃料天然氣、
甲醇
電解 H2 天然氣、甲醇天然氣、甲醇、
石油
天然氣、甲醇、
石油
氧化劑 空氣 純 O2 空氣或O2 空氣空氣
可能應(yīng)用領(lǐng)
域
供電、特
殊需求
航天 電動(dòng)汽車、可
移動(dòng)動(dòng)力源
區(qū)域性供電 區(qū)域性供電、
聯(lián)合循環(huán)發(fā)電
就目前的研究結(jié)果來(lái)看，最適用于電動(dòng)汽車用的燃料電池是PEMFC，它以Pt
為電催化劑，純氫為燃料，空氣或氧氣為氧化劑。具有高轉(zhuǎn)化效率、無(wú)污染、無(wú)
腐蝕問題(純水體系)等特點(diǎn)，其工作溫度低(為70～100℃)，較適宜于頻繁地啟
動(dòng)，具有比其它類型燃料電池較高的比功率，所以是交通車輛的理想電源。世界
上很多著名的汽車公司都在積極研制用PEMFC 作動(dòng)力的電動(dòng)車。但要使PEMFC 得
到廣泛應(yīng)用還存在一定困難。一是要完善基本設(shè)施，如甲醇等燃料供應(yīng)基地；二
是要降低成本，使燃料電池車在價(jià)格上具有競(jìng)爭(zhēng)力；三是純氫或碳?xì)涞氖褂茫瑥?
安全方面考慮，需要較高的車載技術(shù)。
2.4.1.2 燃料電池的工作原理
15
電動(dòng)汽車的安全性分析
燃料電池的設(shè)計(jì)示意圖如圖 2.5。燃料電池的工作原理與普通電池基本相同，
也是通過電化學(xué)反應(yīng)把物質(zhì)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｋ煌氖?，傳統(tǒng)電池是事先
填充好內(nèi)部物質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后，不能再釋放出電能，而燃料電池進(jìn)行化學(xué)反
應(yīng)所需的物質(zhì)是由外部不斷填充的，只要供應(yīng)燃料，就能源源不斷地輸出電能和
熱能。以氫-氧燃料電池為例， 假如電解質(zhì)是酸，則：
正極(氧化電極)反應(yīng)為：O2+4H++4e－→2H2O
負(fù)極(燃燒電極)反應(yīng)為：2H2→4H++4e－
總反應(yīng)為：2H2+O2→2H2O
在這個(gè)過程中，燃料的化學(xué)能被直接轉(zhuǎn)換成電能。氫氣和氧氣源源不斷地送
入，反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行，于是在電池內(nèi)就產(chǎn)生了持續(xù)的電流，其原理圖[47]如圖
2.6。
圖 2.5 電池組的設(shè)計(jì)示意圖圖 2.6 電池組原理圖
2.4.2 燃料電池電動(dòng)汽車的安全性分析
目前，燃料電池的氫氣供應(yīng)主要采用三種方式[45]：第一類是直接式燃料電池，
即燃料直接用氫氣；第二類是間接式燃料電池，其燃料是通過某種方法(如蒸汽
轉(zhuǎn)化)把甲醇、乙醇、汽油等化合物改質(zhì)成氫或氫的化合物后再供給燃料電池發(fā)
電；第三類是再生式燃料電池，它是指燃料電池反應(yīng)生成的水，經(jīng)某種方法分解
成氫和氧，再將氫和氧重新輸入燃料電池發(fā)電。目前正在研究較多的是前兩種方
式。直接式燃料電池氫氣的存儲(chǔ)有三種形式：即超絕緣性能液態(tài)儲(chǔ)氫罐方式， 高
壓儲(chǔ)氫罐方式（通用汽車在“氫動(dòng)3 號(hào)”電動(dòng)汽車中壓力是34.5Mpa），將氫吸
附在金屬氫化物或活性碳中形成固體氫化物。目前，世界上三種儲(chǔ)氫方法都有試
驗(yàn)樣車。如邁阿密汽車使用壓縮氫氣，加利福尼亞公共汽車使用氫化物儲(chǔ)存，德
國(guó)的一些示范公共汽車使用液氫。在安全方面，氫燃料系統(tǒng)需考慮以下因素：
1) 電池自身的安全性
16
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
對(duì)于 AFC、PAFC、MCFC 等使用腐蝕液體作為電解質(zhì)的電池，電池如果出現(xiàn)撞
擊、擠壓，一旦發(fā)生漏液，就可能對(duì)乘員造成化學(xué)傷害。但對(duì)于SOFC、PEMFC 等
使用固體電解質(zhì)的電池，不會(huì)有這種現(xiàn)象發(fā)生。在熱量方面，PAFC、MCFC、SOFC
燃料電池在使用過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量[46] ，這些電池目前還沒有在電動(dòng)汽
車上使用。目前示范車使用的是發(fā)熱量低的PEMFC 燃料電池，如1997 年德國(guó)奔
馳汽車公司和英國(guó)汽車公司推出的電動(dòng)汽車和1999 年3 月美國(guó)福特汽車公司和
日本豐田汽車公司研制的電動(dòng)汽車[47]。PEMFC 燃料電池被許多汽車公司選做電動(dòng)
汽車的電池有其安全方面的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)镻EMFC 電池使用固體電解質(zhì)，無(wú)漏液現(xiàn)象
出現(xiàn)，且發(fā)熱量低。
2) 燃料的存儲(chǔ)
在燃料存儲(chǔ)方面，使用甲醇、乙醇、汽油燃料的電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的液體燃料
汽車基本上是一致的。對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說，氫氣存儲(chǔ)的安全才是最主要的問題。
下面分別對(duì)直接式燃料電池三種存儲(chǔ)方式的安全問題進(jìn)行分析。
對(duì)于高壓儲(chǔ)氫方式來(lái)說，其存儲(chǔ)方式與存儲(chǔ)壓縮的天然氣不同，它不能存儲(chǔ)
在鋼制儲(chǔ)存罐中，這是由于兩方面的原因：一是氫分子會(huì)慢慢滲入金屬中，使之
變脆。二是在儲(chǔ)存氫氣壓力比天然氣所使用的壓力要大。所以，鋼制罐即使制作
的再好，依舊可能發(fā)生氫氣泄漏。泄漏的氫氣會(huì)與空氣組成具可燃性或爆炸性的
混合氣體。如果氫氣罐發(fā)生裂開，又由于氫氣在空氣中流動(dòng)的速度很快，會(huì)立即
在車內(nèi)形成含有高濃度氫氣的混合氣體。即使氫揮發(fā)得特別快，在開放區(qū)域，會(huì)
形成短時(shí)間的混合氣體，在封閉的區(qū)域，則會(huì)有更具爆炸力的混合氣體形成。
液態(tài)氫氣只能在低于-253℃的溫度下存在，如果沒有外部的冷卻系統(tǒng)，即使
是最具絕緣性的氫氣罐也不能維持這種低溫。存儲(chǔ)在氣罐中的液態(tài)氫每天約有
1%-3%的氫氣泄漏，具體泄漏量，與電動(dòng)汽車自身的制造水平以及使用電動(dòng)汽車
的情況有關(guān)。如果不使用排風(fēng)系統(tǒng)，這種泄漏會(huì)對(duì)安全造成很大威脅。這種形式
的存儲(chǔ)方式，如果出現(xiàn)災(zāi)難性氣罐裂開，不但會(huì)對(duì)乘員造成凍傷傷害，而且會(huì)形
成含有高濃度氫氣的混合爆炸性氣體，特別是在特殊的情況下，例如在遂道內(nèi)。
最安全的要屬固體氫化物形式存在的氫氣，在一定的溫度和壓力下，把氫吸
附在金屬合金內(nèi)，使用時(shí)，通過減小溫度和壓力來(lái)放出氫氣。但這種形式最大的
缺點(diǎn)是重量太重，這會(huì)減小電動(dòng)車的能量利用率。另一個(gè)問題是某些合金具有可
燃性，例如鎂-鎳合金中的鎂。
3） 氫氣罐的安全
氫氣罐自身的安全，是指電動(dòng)汽車在使用過程中因氣溫升高或出現(xiàn)意外事
故，如碰撞、翻車使氫氣罐發(fā)生變形、開裂及爆炸。氫氣罐的安全威脅主要來(lái)自
這兩個(gè)方面：一是碰撞引起罐體的破裂；二是外界溫度對(duì)氫氣罐的影響。
首先分析不同工況下氫氣罐罐體破裂的情況，在正常使用情況下，由于目前
17
電動(dòng)汽車的安全性分析
氫氣罐體采用高性能碳復(fù)合材料外殼及應(yīng)用各種保護(hù)裝甲技術(shù)，并且各種壓力狀
態(tài)下的儲(chǔ)氫罐都通過相應(yīng)的認(rèn)證，因此不會(huì)有氫氣罐破裂的情況發(fā)生。如在2002
春季，通用汽車公司的壓力達(dá)700 巴的儲(chǔ)氫罐己獲德國(guó)技術(shù)監(jiān)督協(xié)會(huì)的承認(rèn)，各
項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)己達(dá)到EIHP(歐洲綜合氫計(jì)劃)的規(guī)定及美國(guó)的‘NGV2’行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及
德國(guó)對(duì)壓力罐所規(guī)定的指導(dǎo)性規(guī)范。在危險(xiǎn)工況下，如果儲(chǔ)氫罐裝在一個(gè)安全性
能較好的位置，例如安裝在后軸的前方，大約在后排座椅的下方，在正常的碰撞
試驗(yàn)中只要沒有硬物直接碰撞到儲(chǔ)氫罐上，儲(chǔ)氫罐不會(huì)發(fā)生破裂，當(dāng)然，這需要
大量實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步證實(shí)。例如，通用公司的“氫動(dòng)3 號(hào)”曾經(jīng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行過
20 次模擬撞擊試驗(yàn)，并進(jìn)行過一次實(shí)際撞擊試驗(yàn)。在進(jìn)行撞擊試驗(yàn)時(shí)，車輛是
在幾乎滿負(fù)荷情況下以56 公里的時(shí)速按40%的傾斜角度正面撞擊一塊可變形檔
板，這些模擬及實(shí)際的各種類型撞擊試驗(yàn)(包括正面撞擊、側(cè)面撞擊和尾隨撞擊)，
結(jié)果都表明該型號(hào)車己達(dá)到歐洲的強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)。如果有硬物直接與儲(chǔ)氫罐發(fā)
生碰撞，氫氣罐不可避免會(huì)有變形、破裂發(fā)生。
另一個(gè)方面是外界溫度對(duì)氫氣罐的影響，電動(dòng)汽車在正常行駛的情況下或危
險(xiǎn)工況下，當(dāng)外部溫度升高時(shí)，罐內(nèi)的氣壓也會(huì)隨著上升，這對(duì)氫氣罐安全會(huì)造
成一定的隱患。所以，為減小內(nèi)部的氣壓，需安裝一個(gè)能自動(dòng)打開的控制閥，當(dāng)
內(nèi)部氣壓超過臨界值時(shí)，需釋放一部分氫氣以減小內(nèi)部氣壓。
4） 氫氣的泄漏
由于導(dǎo)氣通道、氫氣罐或電池組殼本身的裂開，會(huì)排放出氫氣與空氣混合成
可燃燒氣體，從而引起燃燒與爆炸。在汽車防燃防爆體系中最根本的是：任何地
方不得有潛在危險(xiǎn)氣體的聚集；不允許乘客艙及封閉的貨艙內(nèi)的氫氣濃度超過
2% 。
為防止燃燒或爆炸的發(fā)生，主要是控制氫氣聚集時(shí)的濃度。如果有微量氫氣
逸出，系統(tǒng)便應(yīng)向司機(jī)發(fā)出警告，氫氣的逸出再高一點(diǎn)的話，系統(tǒng)就應(yīng)該轉(zhuǎn)到有
限功能運(yùn)行，當(dāng)測(cè)到的氫氣達(dá)到一定濃度時(shí)，控制閥在接收到來(lái)自氫氣濃度傳感
器的信號(hào)后便應(yīng)該迅速關(guān)閉儲(chǔ)氫罐的出氣口，停止汽車的運(yùn)行。另一方面，在可
能聚集氫氣的位置安裝排風(fēng)裝置，以便迅速吹散聚集的氫氣，避免其濃度處于爆
炸范圍內(nèi)。
但氫氣的泄漏沒想像中那樣容易發(fā)生且易導(dǎo)致事故，從 2000 年5 月開始，
本田公司將對(duì)其研制的FCX-V5 燃料電池車進(jìn)行一系列公路汽車碰撞測(cè)試。在時(shí)
速55 公里的情況下，兩輛汽車迎面發(fā)生碰撞后，壓縮液氫箱完好無(wú)損，并沒有
發(fā)生任何泄漏[48]。引用另外一個(gè)實(shí)例，Minami Coral Cable 大學(xué)的Dr.Michael
R.Swain 模擬氫動(dòng)電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽油汽車的泄漏情況，他同時(shí)對(duì)兩輛汽車點(diǎn)火，
來(lái)比較兩者之間損傷嚴(yán)重程度。結(jié)果表明：汽油汽車受到嚴(yán)重?fù)p傷，但氫動(dòng)汽車
沒有受到損傷[49]。
18
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
5） 車庫(kù)中停車時(shí)的安全
在車庫(kù)中停放車輛時(shí), 特別是地下車庫(kù), 由于環(huán)境處于封閉狀態(tài), 又由于
停放時(shí)間較長(zhǎng),且無(wú)人看守, 燃料電池汽車在這種環(huán)境下存在較大的安全隱患。
如果有氫氣泄漏，氫氣是一種無(wú)色無(wú)味氣體，難以發(fā)覺，當(dāng)聚集氫氣的濃度在爆
炸極限范圍內(nèi)時(shí)，一旦有點(diǎn)火源出現(xiàn)，則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事件。針對(duì)這種情況，
除了車輛本身自帶的傳感器外，在車庫(kù)中也應(yīng)該安裝傳感器，起到報(bào)警作用。更
為重要的一點(diǎn)，根據(jù)氫氣本身的物理特性，在車庫(kù)中安裝通風(fēng)設(shè)備是更好的選擇。
通風(fēng)設(shè)備不斷地把車庫(kù)中可能泄漏的氫氣排放到室外，使室內(nèi)的氫氣濃度永遠(yuǎn)達(dá)
不到爆炸范圍的下限值。
19
電動(dòng)汽車的安全性分析
第 3 章電動(dòng)汽車常用動(dòng)力電池安全性實(shí)驗(yàn)研究
3.1 鋰離子電池電動(dòng)汽車的使用性能試驗(yàn)
3.1.1 鋰離子電池電動(dòng)汽車ECE 循環(huán)試驗(yàn)
電流（A）
時(shí)間（s）
圖3.1 在ECE 循環(huán)工況下的電池放電電流變化曲線
對(duì)某鋰離子電池電動(dòng)汽車模擬城市運(yùn)行工況 ECE 循環(huán)，進(jìn)行了性能測(cè)試試
驗(yàn)，試驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車動(dòng)力電池放電電流大小，采集結(jié)果數(shù)據(jù)如圖7
所示。分析圖3.1 可以知道，在整個(gè)ECE 循環(huán)期間，電池放電電流值變化很大，
在0A 到140A 之間, 并且電流變化延續(xù)時(shí)間短，曲線變化較陡峭。由于鋰離子電
池電動(dòng)汽車在ECE 循環(huán)工況下電池不斷承受大電流沖擊，容易導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度
急驟上升，影響電動(dòng)汽車的使用安全性。同時(shí)，電池如此頻繁的大電流放電也容
易導(dǎo)致電池內(nèi)部元件老化，加劇電池性能的不一致性，縮短電池的使用壽命[31]。
因此，提高鋰離子電池的放電性能可以提高鋰離子電池電動(dòng)汽車的使用安全性
能，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
3.1.2 鋰離子電池電動(dòng)汽車在0～100km/h 換檔加速試驗(yàn)
20
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
速度（km/h）
時(shí)間
圖3.2 0～100km/h 換檔加速速度變化曲線
電流（A）
時(shí)間
圖 3.3 0～100km/h 換檔加速過程中電池的電流變化曲線
圖 3.2 和圖3.3 為該鋰離子電池電動(dòng)汽車在0～100km/h 換檔加速試驗(yàn)時(shí)的
速度變化曲線及電流變化曲線圖。由圖8 和圖9 可以知道，車輛在每次換檔加速
過程中，電池都有一次大電流放電過程。車輛在低檔位換檔加速時(shí)電池放電時(shí)間
為4s 左右；車輛在高檔位換檔加速時(shí)電池放電時(shí)間在10s 以上（這也取決于駕
21
電動(dòng)汽車的安全性分析
駛員操作水平）。電池在此工況下的頻繁大電流沖擊會(huì)導(dǎo)致電池不一致性加劇，
影響車輛的動(dòng)力性和使用安全性[42]。因此，在保證汽車加速穩(wěn)定前提下，有必要
進(jìn)一步研究電池頻繁大電流沖擊對(duì)電池使用壽命以及車輛安全性的影響。
3.2 鉛酸電池的部分性能試驗(yàn)
3.2.1 鉛酸蓄電池翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)
模擬電動(dòng)汽車翻轉(zhuǎn)時(shí)的工況，如圖3.4 所示，把試驗(yàn)用鉛酸電池固定在自制
翻轉(zhuǎn)裝置上，使電池正常工作5 分鐘；之后使電池翻轉(zhuǎn)1800 ，保持翻轉(zhuǎn)狀態(tài)20
分鐘；最后再翻回正常工作狀態(tài)5 分鐘，整個(gè)過程實(shí)時(shí)采集電池電壓變化情況。
圖3.4 試驗(yàn)用自制電池翻轉(zhuǎn)裝置
圖 3.5、圖3.6 為某電動(dòng)車用鉛酸蓄電池靜態(tài)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)中測(cè)得的電壓曲線,從
該圖中可以看出，對(duì)額定電壓為12V 的電動(dòng)車用鉛酸蓄電池進(jìn)行靜態(tài)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)
時(shí)，電池電壓無(wú)明顯波動(dòng)。
圖 3.5 由正面翻向反面（1800）過程中電壓變化曲線
22
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
圖 3.6 由反面翻向正面（1800）過程中電壓變化曲線
試驗(yàn)完畢后檢查電池漏液情況，發(fā)現(xiàn)有微量電解液漏出，如圖3.7 所示。試
驗(yàn)中及試驗(yàn)結(jié)束后用手觸摸電池外壁感覺不到明顯溫升。由此可見，鉛酸蓄電池
電動(dòng)汽車發(fā)生靜態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)電壓將不會(huì)有大的波動(dòng)，從而不會(huì)發(fā)生大的
電流沖擊，電池溫度也不會(huì)有明顯變化，這些都有利于乘員的安全性保護(hù)。電池
電解液的泄漏是鉛酸電池需解決的主要問題，其酸性腐蝕性液體可能會(huì)腐蝕絕緣
線路和車體而造成短路等其他意外事件，危害乘員安全。因此對(duì)采用非密封式鉛
酸蓄電池的電動(dòng)汽車，應(yīng)當(dāng)在電解液泄漏方面采取相應(yīng)保護(hù)措施。該試驗(yàn)只是研
究模擬鉛酸蓄電池電動(dòng)汽車靜態(tài)翻轉(zhuǎn)情況下的蓄電池電壓和溫度變化及電解液
泄漏情況，對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)生翻轉(zhuǎn)沖擊情況下的性能變化還有待進(jìn)一步研究。
圖3.7 鉛酸蓄電池翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)后漏液圖
23
電動(dòng)汽車的安全性分析
3.2.2 鉛酸蓄電池模擬路面振動(dòng)試驗(yàn)
模擬電動(dòng)汽車的行駛工況，把實(shí)驗(yàn)用鉛酸電池固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行不同
道路工況振動(dòng)模擬試驗(yàn)，如圖3.8 所示。
圖3.8 固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上的鉛酸蓄電池
圖 3.9～圖3.11 為對(duì)某電動(dòng)車用鉛酸蓄電池進(jìn)行的不同道路情況模擬振動(dòng)試
驗(yàn)曲線，圖3.12 為蓄電池振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及試驗(yàn)臺(tái)控制裝置。試驗(yàn)是在輪胎
及主動(dòng)懸架液壓試驗(yàn)臺(tái)上完成的。
圖 3.9 良好路面模擬振動(dòng)試驗(yàn)過程中電池電壓變化曲線
24
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
圖 3.11 越野路面模擬試驗(yàn)過程中電池電壓變化曲線
圖
在試驗(yàn)時(shí)，良好路面及不平路面上的模擬車速均為 40Km/h，越野路面為
20Km/h，試驗(yàn)時(shí)間均為30 分鐘。從試驗(yàn)曲線可以看到，在良好路面上行駛，電
池電壓幾乎不變化。而在不平路面及越野路面行駛時(shí)，電池電壓均有0.4V 左右
圖 3.10 不平路面模擬振動(dòng)試驗(yàn)過程中電池電壓變化曲線
3.12 鉛酸蓄電池振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及試驗(yàn)臺(tái)控制裝置
25
電動(dòng)汽車的安全性分析
的波動(dòng)量，在越野路面上電壓變化頻率比不平路面更高一些。試驗(yàn)過程中不時(shí)用
手觸摸電池感覺不到明顯溫升。觀察電池外殼表面，沒有發(fā)現(xiàn)電解液泄漏。由于
試驗(yàn)時(shí)為單體電池，且通風(fēng)條件良好，考慮實(shí)際使用情況遠(yuǎn)比模擬條件復(fù)雜以及
其它一些干擾因素，鉛酸蓄電池電動(dòng)汽車在不平路面及越野路面上行駛時(shí)，電池
電壓將會(huì)有更大的波動(dòng)，通風(fēng)條件不好且電池長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)其溫度也將不可避免
地會(huì)升高，這些都將影響電動(dòng)汽車行駛可靠性和安全性。
3.2.3 鉛酸蓄電池碰撞試驗(yàn)
該試驗(yàn)是在模擬電動(dòng)汽車發(fā)生碰撞情況下檢測(cè)動(dòng)力電池系統(tǒng)外觀及其電壓
變化情況，參照SAE J1766:1998 電動(dòng)車輛和混合電動(dòng)車輛用電池系統(tǒng)整體碰撞
試驗(yàn)推薦規(guī)程及相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[50]。把試驗(yàn)用電池緊固在臺(tái)車上，確定臺(tái)車碰撞速
度為50Km/h。圖3.13 為試驗(yàn)用臺(tái)車，在臺(tái)車上安裝有碰撞緩沖吸能筒以模擬實(shí)
車碰撞加速度。試驗(yàn)過程中采集臺(tái)車碰撞加速度及電池電壓變化情況。圖3.14
和圖3.15 為試驗(yàn)中采集的電池電壓變化及臺(tái)車碰撞加速度變化曲線，圖3.16 為
鉛酸蓄電池碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置；從圖3.14 可以看到，電池電壓在碰撞時(shí)刻
無(wú)大的波動(dòng)，在12V 左右，波動(dòng)范圍不超過正負(fù)0.2V。
圖 3.13 電池碰撞試驗(yàn)用臺(tái)車
圖 3.14 碰撞時(shí)刻電池工作電壓曲線
26
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
圖 3.15 碰撞時(shí)刻臺(tái)車加速度曲線
電池上表面僅有極少許
解液電解液濺出總和將
遠(yuǎn)小
規(guī)程
可
發(fā)現(xiàn)碰撞事故時(shí)，
電壓若采用密
閥控
的碰
3.3 鎳氫電池的
圖 3.16 電池碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置
試驗(yàn)結(jié)束后，檢查試驗(yàn)電池，發(fā)現(xiàn)電池?zé)o明顯形變、
濺出，類推到整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，只要電池不受到破壞，
于SAE J1766:1998 電動(dòng)車輛和混合電動(dòng)車輛用電池系統(tǒng)整體碰撞試驗(yàn)推
所規(guī)定的5L 泄漏量。用手觸摸電池外壁也感覺不到明顯溫升。
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，從電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)在碰撞情況下安全性角度出發(fā)，
電動(dòng)車用鉛酸蓄電池在安裝合理、固定恰當(dāng)?shù)那闆r下，發(fā)生
不會(huì)有大的波動(dòng)，外形不會(huì)有明顯變化，溫度也不會(huì)明顯升高。
式鉛酸蓄電池，電解液也不會(huì)飛濺出。因而，電動(dòng)車用鉛酸蓄電池具有較
撞安全性。
電
也
薦
以
其
封
好
部分性能試驗(yàn)
該部分試驗(yàn)用鎳氫蓄電池組由 10 個(gè)80Ah 單體鎳氫蓄電池串聯(lián)而成，額定電
壓為12V。試驗(yàn)時(shí)按照國(guó)標(biāo)GB/T18332.2-2001 第6.5 條對(duì)鎳氫蓄電池進(jìn)行充電，
27
電動(dòng)汽車的安全性分析
隨后進(jìn)行試驗(yàn)。圖 3.17 即為試驗(yàn)用的鎳氫電池（金屬氫化物鎳蓄電池）。
回正常工作狀態(tài)5 分鐘，整個(gè)過程實(shí)時(shí)記錄電池電壓變化
情況。
3.18，可以發(fā)現(xiàn)其電壓幾乎不變。試
驗(yàn)過程中及完畢后，電池沒有漏液，如圖3.19 所示，用手觸摸電池，溫度也沒
明顯
究。
3.3.1 鎳氫蓄電池翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)
鎳氫蓄電池翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)過程和鉛酸蓄電池一樣，先把試驗(yàn)用鎳氫蓄電池固定在
自制翻轉(zhuǎn)裝置上，使電池正常工作5 分鐘，之后使電池翻轉(zhuǎn)1800 ，保持翻轉(zhuǎn)狀
態(tài)20 分鐘，最后再翻
觀察試驗(yàn)過程中電池電壓變化曲線圖
變化。據(jù)此可以認(rèn)為，鎳氫電池電動(dòng)汽車發(fā)生靜態(tài)翻轉(zhuǎn)事故時(shí)，電池本身不
會(huì)對(duì)乘員及救援人員產(chǎn)生危害（電傷害除外）。此試驗(yàn)也只是對(duì)鎳氫電池電動(dòng)汽
車發(fā)生靜態(tài)翻轉(zhuǎn)事故進(jìn)行模擬，對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)生動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)情況有待進(jìn)一步研
圖 3.17 試驗(yàn)用鎳氫電池（金屬氫化物鎳蓄電池）
圖 3.18 鎳氫蓄電池翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)過程中電壓變化曲線
28
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
3.3.2
擬電動(dòng)所示。
圖
電壓，在越野路面為
Km/h
圖 3.19 鎳氫電池翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)后去掉上蓋圖
鎳氫蓄電池模擬路面振動(dòng)試驗(yàn)
和鉛酸電池模擬路面振動(dòng)試驗(yàn)一樣，把實(shí)驗(yàn)用鎳氫電池固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上
汽車行模駛工況，進(jìn)行不同道路工況振動(dòng)試驗(yàn)。如圖3.20
圖 3.20 固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上的鎳氫電池圖
3.21 和圖3.22 為試驗(yàn)用鎳氫蓄電池分別在不平及越野路面模擬振動(dòng)試驗(yàn)
變化曲線圖。試驗(yàn)時(shí)模擬車速在不平路面為40Km/h
。
中
20
圖 3.21 電池在不平路面模擬振動(dòng)試驗(yàn)中電池電壓變化曲線
29
電動(dòng)汽車的安全性分析
圖 3.22 電池在越野路面模擬振動(dòng)試驗(yàn)中電池電壓變化曲線
30
從試驗(yàn)所得曲線可以看到，兩組電池在不平路面及越野路面模擬振動(dòng)時(shí)，電
都幾
察電
顯變行駛條件也千
萬(wàn)變?cè)斐?
池內(nèi)
下進(jìn)要的意義。
3.3.3 鎳氫蓄電池碰撞試驗(yàn)
壓 乎不變。試驗(yàn)過程中不時(shí)用手觸摸電池表面，發(fā)現(xiàn)電池溫度沒有明顯變化。
池組表面，也沒有電解液漏出。雖然不同路面模擬振動(dòng)試驗(yàn)中電池電壓無(wú)
化，也沒有其他意外出現(xiàn)，但實(shí)際使用情況遠(yuǎn)比試驗(yàn)復(fù)雜，
，其性能變化有待進(jìn)一步研究。通風(fēng)條件不好時(shí)電池溫度將會(huì)上升，
壓升高，形成其他一系列安全隱患。因此，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)在不同路
行實(shí)車駕駛監(jiān)測(cè)，將會(huì)對(duì)鎳氫電池電動(dòng)汽車安全性改進(jìn)產(chǎn)生重
觀
明
差
電
況
跟鉛酸電池碰撞試驗(yàn)一樣，把試驗(yàn)用鎳氫電池緊固在臺(tái)車上，確定臺(tái)車碰撞
速度為50Km/h。試驗(yàn)過程中采集臺(tái)車碰撞加速度及電池電壓變化情況。圖3.23
和圖3.24 為鎳氫蓄電池碰撞試驗(yàn)中電池電壓變化曲線及臺(tái)車加速度曲線。
圖 3.23 碰撞時(shí)刻電池工作電壓曲線
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
31
圖3.25 鎳氫蓄電池碰撞試驗(yàn)完成后去掉上蓋圖
圖 3.24 碰撞時(shí)刻臺(tái)車加速度曲線
觀察試驗(yàn)曲線，可以發(fā)現(xiàn)從試驗(yàn)開始到碰撞前一時(shí)刻，電池電壓保持不變；
臺(tái)車之后電池電壓
回歸
顯溫
可
發(fā)現(xiàn)
強(qiáng)度裝置等），
發(fā)生碰撞事故時(shí)，電池電不會(huì)有明顯變化，溫度
不會(huì)
在 與剛性壁相碰過程中，電池電壓有一明顯小幅度跳變過程，
正常，與碰前相比僅有少許變化。
試驗(yàn)結(jié)束后，檢查試驗(yàn)電池，電池?zé)o明顯形變。用手觸摸電池外壁感覺不到
升，電池表面也沒有電解液濺出。如圖3.25 所示。
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，從電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)在碰撞情況下安全性角度出發(fā)，
電動(dòng)汽車將電池安裝在適當(dāng)?shù)牟课?，加?qiáng)其電池固定結(jié)構(gòu)和電池本身的結(jié)
以及配合電動(dòng)車上其他一些安全防護(hù)裝置（如吸能裝置，限流
又
明
以
構(gòu)
壓將不會(huì)有大的波動(dòng)，其外形也
明顯升高；一些嚴(yán)重事故，如燃燒、爆炸等危及乘員人身生命財(cái)產(chǎn)安全的事
故是可以避免的。若采用密封蓄電池，電解液將不會(huì)飛濺出。
電動(dòng)汽車的安全性分析
第 4 章電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池性能評(píng)價(jià)體系初探
電動(dòng)汽車動(dòng)力電池技術(shù)是電動(dòng)車發(fā)展的關(guān)鍵，開發(fā)高性能電動(dòng)汽車用動(dòng)力電
池已成為當(dāng)今世界各國(guó)科技攻關(guān)的重點(diǎn)。作為電動(dòng)汽車的核心-動(dòng)力電池性能的
優(yōu)劣，極大地決定著電動(dòng)汽車技術(shù)的先進(jìn)性和電動(dòng)汽車的應(yīng)用前景。目前使用的
蓄電池有5 個(gè)因素嚴(yán)重制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展[51]:
1．蓄電池容量小，充電后續(xù)駛里程短。目前電動(dòng)汽車一次充電后行駛的最
長(zhǎng)距離為380km 左右；
2．充電時(shí)間長(zhǎng)，一般充電時(shí)間需4～8h，使用極為不便；
加
速性能和最大車速的提高，無(wú)法與燃油汽車相抗衡；
高達(dá)350 美元／kW·h，成本
太高
技術(shù)評(píng)估中心（ICTA）對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行的安全綜
合評(píng)國(guó)內(nèi)幾家主
要的電動(dòng)汽車研究院所也先后出現(xiàn)過整車乃至整個(gè)實(shí)驗(yàn)室瞬間燒為灰燼的事故。
方法對(duì)電動(dòng)汽車常用幾種
動(dòng)力
實(shí)際
次數(shù)
所
3．單位裝備質(zhì)量的電荷量太小，使電動(dòng)汽車自身裝備質(zhì)量大。從而影響
4．使用壽命短。普通的蓄電池充、放電次數(shù)僅300～400 次，即使是性能較
好的蓄電池的充放電次數(shù)也不過700～900 次。按每年充放電200 次計(jì)算，一個(gè)
蓄電池的壽命僅為4 年，與燃油汽車的壽命相比太短。兼之，電動(dòng)汽車蓄電池的
價(jià)格幾乎接近汽車的價(jià)格，約100 美元／kW·h，有的
，用戶難以承受。因此，有人斷言：“電動(dòng)汽車的成敗首先取決于電池技術(shù)”；
5．安全性有待提高。國(guó)際
估報(bào)告表明，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池存在幾個(gè)方面的突出安全隱患；
所以，建立一套較完善的電池綜合性能研究和評(píng)價(jià)
電池進(jìn)行綜合性能的研究和評(píng)價(jià)就顯得很有必要。這將勢(shì)必推動(dòng)整個(gè)電動(dòng)汽
車用電池技術(shù)的發(fā)展和電動(dòng)汽車實(shí)用步伐的加快。目前，國(guó)內(nèi)尚未建立起較系統(tǒng)
的電池評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，某些研究涉及對(duì)電池的性能評(píng)價(jià)和研究也只是停留在對(duì)電池單
獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)的層面上，即在對(duì)電池進(jìn)行恒壓恒流放電的情況下對(duì)其性能進(jìn)行研究
和評(píng)價(jià)。有研究表明[52]這種評(píng)價(jià)和研究方法所得到的電池性能指標(biāo)達(dá)不到車輛在
運(yùn)行工況下對(duì)電池性能的要求，其電池性能參數(shù)曲線和車輛在運(yùn)行工況下電
池實(shí)際工作性能曲線的相關(guān)性較差。比如，某鉛酸電池在實(shí)車運(yùn)行工況下的壽命
循環(huán)次數(shù)和失效方式與采用一般恒流放電方式對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)所獲得的壽命循環(huán)
和失效方式不同。在實(shí)車實(shí)驗(yàn)中所獲得的電池壽命循環(huán)次數(shù)比同型號(hào)電池采
用一般恒流放電對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)研究所獲得壽命循環(huán)次數(shù)少出近1/3。同樣，在實(shí)
車實(shí)驗(yàn)中，電池正極板腐蝕小，負(fù)極板上的硫酸鉛積蓄量多，電池因負(fù)極硫酸鹽
化程度來(lái)決定其壽命；但在一般恒流放電實(shí)驗(yàn)中，負(fù)極硫酸鉛積蓄量少，影響電
池壽命的原因是正極板柵腐蝕變形，負(fù)極活性物質(zhì)（海綿鉛）收縮，其比表面積
變小，孔隙率變低。以，按目前采用的恒流放電方式對(duì)電池性能進(jìn)行評(píng)價(jià)可能
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湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
會(huì)影響對(duì)動(dòng)力電池性能研究工作的針對(duì)性，會(huì)導(dǎo)致研究工作失去意義或意義不
大。電動(dòng)汽車在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于汽車行駛工況的不同，電池將不斷的處在
放電電流不穩(wěn)定和受到大電流沖擊的情況下工作。這些必然會(huì)影響電池的各種使
用性能。本章將初步探討模擬車輛實(shí)際運(yùn)行工況對(duì)電動(dòng)汽車常用電池進(jìn)行性能綜
合研究評(píng)價(jià)體系的建立，為促進(jìn)電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展提供參考。
4.1 電池性能評(píng)價(jià)放電方式研究
4.1.1 模擬車輛運(yùn)行工況動(dòng)力電池性能評(píng)價(jià)放電方式的選擇
對(duì)電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池在車輛運(yùn)行工況下的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)的最
好方法就是在實(shí)車行走時(shí)對(duì)動(dòng)力電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。但是這勢(shì)必
會(huì)延長(zhǎng)評(píng)價(jià)時(shí)間，大大增加評(píng)價(jià)的費(fèi)用，使得其幾乎沒有實(shí)際可操作性。所以對(duì)
動(dòng)力電池進(jìn)行性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)時(shí)必須進(jìn)行車輛運(yùn)行工況模擬，即在電池性能檢
33
SFUDS79 和SBA 方式為電池模擬車輛運(yùn)行工況下的常用放電方式，
具體的某個(gè)車輛行駛區(qū)域，此兩種方式可能并不適合用來(lái)模擬車輛
對(duì)電池的性能進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)。比如日本的某研究人員對(duì)在日本的
郊外運(yùn)行的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池進(jìn)行性能研究和評(píng)價(jià)時(shí)
圖4.1 SFUDS79 車輛運(yùn)行方式圖
時(shí)間（S）
測(cè)
試驗(yàn)中，通過試驗(yàn)設(shè)備對(duì)電池的放電電流大小進(jìn)行控制，使得電池的放電電流曲
好的耦合或者能夠和其典型部分進(jìn)行
較好的耦合。目前國(guó)內(nèi)還尚未有對(duì)電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池模擬車輛運(yùn)行工況放電模
運(yùn)行工
況下的動(dòng)力電池實(shí)際放電情況[52]。圖4.1 為SFUDS79 車輛運(yùn)行方式簡(jiǎn)化圖。
盡管但是
際行駛工
岡市區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)[52]，采用
線和實(shí)車行走時(shí)電池放電電流曲線能夠較
式進(jìn)行試驗(yàn)的報(bào)道。國(guó)外常采用SFUDS79 和SBA 運(yùn)行方式來(lái)模擬車輛實(shí)際
速度（Mph）
有研究表明在
況
和
實(shí)
福
電動(dòng)汽車的安全性分析
SFUDS79 和SBA 方式對(duì)電池進(jìn)行研究獲得的性能參數(shù)和實(shí)車運(yùn)行工況下電池的實(shí)
性能參數(shù)不相符和，基本沒有相關(guān)性。同時(shí)該研究人員把電動(dòng)汽車在該地區(qū)的
車行走模式電池放電曲線典型部分模式化，得到了如圖4.2 所示電池放電模式
方式試驗(yàn)。圖4.3 為SFUDS79 方式得到的電池壽
循環(huán)試驗(yàn)容量變化圖。研究證明了福岡方式放電模式下的電池循環(huán)壽命性能參
數(shù)比較好的符合實(shí)車行駛工況下的參數(shù)。采用這種放電模式模擬實(shí)車運(yùn)行工況，
）
際
實(shí)
的試驗(yàn)方法，并將其命名為福岡
命
能夠?qū)﹄妱?dòng)車用動(dòng)力電池循環(huán)壽命性能做出正確的評(píng)價(jià)。
放電電流（A）
時(shí)間（S
圖4.2 福岡方式試驗(yàn)?zāi)Ｊ?
34
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
量（安時(shí)）
70
60
50
40
30
20
10
0
100 200 300 400 500 600 循環(huán)（次）
放電：SFUDS79 方式，共放電44 安時(shí)；
電：以15A 電流充至14.4V，再以3A 電流
出容量的115％；
7.0V；
電：以15A 充至14.4V，再以3A 充至放出
115％；
度：25℃
4.3 SFUDS79 方式試驗(yàn)中的電池容量變化圖
由以上分析可以知道，要想較好的模擬車輛實(shí)際運(yùn)行工況，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力
本論文模擬車輛行駛ECE
池放電大小進(jìn)，建立起動(dòng)力電池非恒流放電電流方
式。由此模擬電動(dòng)汽車實(shí)車行駛工況初步探討建立動(dòng)力電池性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
4.1.2 模環(huán)工況動(dòng)力電池放電電流大小的計(jì)算
ECE 循環(huán)工況實(shí)驗(yàn)放電電流的大小計(jì)算將根據(jù)車輛行駛ECE 循環(huán)工況條件參
數(shù)和車輛基本性能參數(shù)進(jìn)行。
4.1.
電池的放電電流大小。假定電動(dòng)汽車在這種工況模式下運(yùn)行，計(jì)算在一個(gè)小循環(huán)
中動(dòng)力電池放電電流大小變化。
容
壽命實(shí)驗(yàn)
充
充至放
放電：用SFUDS79 方式放至
充
容量的
溫
圖
電池放電方式及放電電流大小的選擇就顯得尤為重要。
循環(huán)工況對(duì)動(dòng)力電電流行計(jì)算
擬車輛ECE 循
2.1 ECE 循環(huán)工況
ECE 循環(huán)（歐洲驅(qū)動(dòng)循環(huán)ECE1504 的簡(jiǎn)稱）用于模擬研究的統(tǒng)計(jì)循環(huán)工況，
見圖4.4。表4.1 列出了該循環(huán)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。每次實(shí)驗(yàn)由四個(gè)相同的循環(huán)組成，
共計(jì)820S。這里引入ECE 驅(qū)動(dòng)循環(huán)是為了計(jì)算電動(dòng)汽車在此工況下運(yùn)行時(shí)動(dòng)力
35
電動(dòng)汽車的安全性分析
車速（km/h）
時(shí)間（s）
循環(huán)數(shù)：4； 平均車速：18.7km/h； 最高車速：50km/h；
總試驗(yàn)時(shí)間：820S；每循環(huán)持續(xù)時(shí)間：195S； 總里程：4.052km；
每循環(huán)里程：1.013km；
不包括怠速階段（怠速時(shí)間占 31％）
圖 4.4 ECE 驅(qū)動(dòng)循環(huán)
表 4.1 實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)
運(yùn)轉(zhuǎn)次序 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 工況號(hào) 加速度
m/s2
速度
m/s
操作時(shí)間
s
工況時(shí)間
s
累計(jì)時(shí)間
s
注：每次
1 停車 1 0 0 11 11 11
2 加速 2 1.04 0－15 4 4 15
3 等速3 0 15 8 8 23
4 減速4 -0.83 15-0 5 5 28
5 停車5 0 0 21 21 49
6 加速6 0.69 0-15 6 12 55
7 加速 0.79 15-23 6 61
8 等速7 0 32 24 24 85
9 減速8 -0.81 32-0 11 11 96
10 停車9 0 0 21 21 117
11 加速10 0.69 0-15 6 26 123
12 加速 0.51 15-35 11 134
13 加速 0.46 35-50 9 143
14 等速11 0 50 12 12 155
15 減速12 -0.52 50-35 8 8 163
16 等速13 0 35 15 15 178
17 減速14 -0.97 35-0 10 10 188
18 停車15 0 0 7 7 195
36
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
4.1.2.2 電動(dòng)汽車基本性能參數(shù)和指標(biāo)計(jì)算
算需輛參數(shù)日本 EV 動(dòng)LE-DA62V 整車參表
4. 示。
表 4.2 鈴木VERY 電動(dòng)汽車整車部分參數(shù)
車輛名稱 鈴木 EVERY 電動(dòng)汽車 LE-DA62V （改）
計(jì) 要車參考鈴木ERY 電汽車數(shù)，如
2 所
日本 E
最高車速（km/h） 95
性能
爬坡能力（tanθ） 0.2
基本加速性能（0-40km/h）（秒） 6.2
車輪半徑（m） 0.38
車輛尺寸 迎風(fēng)面積（m ） 1.5
車
2
凈重（kg） 1280
輛重量車輛總重量（kg） 1600
最大裝載量（kg） 200（100）
種類、形式 永磁同步電機(jī) PA13A
動(dòng)機(jī)額定輸出、電壓 20kW·240V
傳動(dòng)效率
電
90％
R/V）
（V）
數(shù) 0.012
7.89
統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)于已知的某率N(t)和扭矩
池在車輛ECE
電
AuD a / 21.15 （4
種類、形式密封鉛酸電池
電池 電壓（Ah/H 80/3/12
總電壓 240
系數(shù) 風(fēng)阻系數(shù) 0.35
滾動(dòng)摩擦系
一檔傳動(dòng)比 14.52
二檔傳動(dòng)比
傳動(dòng)比 三檔傳動(dòng)比 5.44
四檔傳動(dòng)比 3.95
同內(nèi)燃機(jī)一樣，電動(dòng)汽車在行駛過程中必然要與周圍環(huán)境進(jìn)行能量交換。根
據(jù)傳汽車設(shè)計(jì)理論，對(duì)種車型，其功可
根據(jù)車速導(dǎo)出。相應(yīng)的就可以建立起電動(dòng)汽車行駛過程中的動(dòng)力學(xué)方程。并
根據(jù)電機(jī)特征方程計(jì)算出動(dòng)力電工況下的放電電流大小。
動(dòng)汽車在ECE 循環(huán)工況下的行駛方程：
.1）
電動(dòng)汽車電機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車行駛速度之間的關(guān)系式：
M(t)
V (t)
T i i r Gf C mdu dt tq g T / 2 /
0 η = + +δ
37
電動(dòng)汽車的安全性分析
u 0.377rn / i i0 a g = .2）
電動(dòng)汽車電機(jī)電流和轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的關(guān)系式：
tq
（4
p = IU = T ? 2π ? n / 60?η （4.3）
1、4.2 和4.3 式中：
—— 變速器的傳動(dòng)比；
—— 主減速器的傳動(dòng)比；
4.
tq
摩 ；
T —— 電機(jī)轉(zhuǎn)矩 單位：N·m
g i
D C
0 i
T η
—— 傳動(dòng)系的機(jī)械效率；
r
—— 汽車質(zhì)量，單位：km；
—— 車輪半徑，單位：m；
—— 車輛重量，單位：N；
—— 車輛滾動(dòng)擦系數(shù)
—— 空氣阻力系數(shù)；
—— 迎風(fēng)面積，單位：m 2 ；
—— 汽車行駛速度，單位：km/h；
G
/ dt —— 汽車加速度，單位
f
—— 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； 單位：
A
—— 電機(jī)額定電壓，單位：V；
a u
電電流大小曲線圖
δ
輛行駛ECE 循環(huán)工況條件和車輛
——
： m/s2；
r/min；
汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；
m
du
n
η —— 電機(jī)效率；
I —— 電機(jī)電流，單位：A；
4.1.2.3 電池放
根據(jù)上述車參數(shù)，由4.1、4.2 和4.3 式可
以計(jì)算出其對(duì)應(yīng)的動(dòng)力電池放電電流大小。計(jì)算結(jié)果如圖4.5 所示:
U
38
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
電流（A）
6
10 50 100 150 時(shí)間（S）
圖 4.5 ECE 循環(huán)工況對(duì)應(yīng)動(dòng)力電池放電電流大小變化曲線圖
.2 電池性能評(píng)價(jià)項(xiàng)目
電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池所涉及的性能有很多，也相對(duì)應(yīng)有很多的性能參數(shù)。模
動(dòng)汽車實(shí)際行駛工況，對(duì)電池性能的評(píng)價(jià)不可能做到面面俱到，也沒有必要
面面俱到。選擇適當(dāng)?shù)男阅芎托阅軈?shù)來(lái)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行評(píng)價(jià)不僅可以節(jié)約
評(píng)價(jià)時(shí)間，降低評(píng)價(jià)費(fèi)用。而且可以做到抓大放小，提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。依據(jù)電
能作出評(píng)價(jià)。(1)電池
的容量 (2)電池的循環(huán)壽命 (3)電池的放電性能 (4)電池的使用安全性。
4.2.1 對(duì)電池的內(nèi)壓進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)
電池儲(chǔ)存容量的大小直接決定了電
動(dòng)汽車一次充電后的行駛里程，直接影響電動(dòng)汽車的應(yīng)用前景。研究表明[54][55]
72
60
38
1
4
擬電
做到
動(dòng)汽車對(duì)電池性能的要求和上面的分析，應(yīng)主要圍繞以下4 個(gè)方面來(lái)對(duì)電池的性
。同時(shí)，所有評(píng)價(jià)參數(shù)的選擇也是圍繞以下4 個(gè)方面進(jìn)行
電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池工作時(shí)電池內(nèi)部一定會(huì)產(chǎn)生內(nèi)壓,尤其在電池電極性能
衰退的情況下其內(nèi)壓更大。而電池在車輛行駛工況下將加劇電池電極性能的衰
退。同時(shí)，研究表明[31][53]電池內(nèi)壓的大小對(duì)電池的使用壽命和電池使用安全性有
較大的影響。而且電池內(nèi)壓的增大會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)阻的增大，使電池的存儲(chǔ)容量衰
減[31]。所以電池的內(nèi)壓是電池性能的一個(gè)重要參數(shù)。
4.2.2 對(duì)電池的儲(chǔ)存容量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)
電池的儲(chǔ)存容量是電池的重要性能之一，
39
電動(dòng)汽車的安全性分析
電動(dòng)汽車用某些動(dòng)力電池的正極性能下降、隔膜衰竭等是影響電池容量下降的根
本原因。電池在車輛實(shí)際運(yùn)行工況下工作會(huì)導(dǎo)致上述情況的的進(jìn)一步惡化，必須
對(duì)動(dòng)力電池在不斷受到車輛實(shí)際工況沖擊下的存儲(chǔ)容量進(jìn)行測(cè)試對(duì)比和評(píng)價(jià)。
4.2.3 對(duì)電池放電性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)
電動(dòng)車用動(dòng)力電池放電性能直接決定了電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能。研究表明[56]
動(dòng)力
流
項(xiàng)重要內(nèi)容。
4.2.4 對(duì)電池使用循環(huán)壽命的評(píng)價(jià)
進(jìn)行研究是目前國(guó)外電動(dòng)汽車領(lǐng)域研究較多的課題之一。
炸
4.2.6 對(duì)動(dòng)力電池組不一致性的評(píng)價(jià)
在現(xiàn)有電池技術(shù)水平下，電動(dòng)汽車必須使用多塊電池構(gòu)成的電池組來(lái)滿足使
用要
電池的放電電壓會(huì)隨著電池放電時(shí)間的延續(xù)而下降，其電壓下降速率也會(huì)隨
著放電率的不同而變化。動(dòng)力電池在實(shí)車行駛工況下，不斷受到大小不等的電
沖擊，將影響到電池的電壓下降速率，繼而影響到電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能。同時(shí)，
持續(xù)的電流沖擊也可能影響到電池正常的放電時(shí)間，會(huì)使電池的正常放電時(shí)間縮
短。所以對(duì)電池放電性能的評(píng)價(jià)也應(yīng)成為電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池綜合性能評(píng)價(jià)的一
電池的循環(huán)使用壽命也是動(dòng)力電池的重要性能之一，電池循環(huán)使用壽命長(zhǎng)短
直接決定了電動(dòng)汽車使用費(fèi)用和市場(chǎng)應(yīng)用前景。影響電池循環(huán)使用壽命的因素很
多，包括電池正負(fù)極材料性能、電池工作內(nèi)壓，電池充電電流，電池組不一致性
[57]等。研究表明[31]，電池經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)以后，電池冒氣漏堿嚴(yán)重，電池容
量衰減，使用循環(huán)壽命縮短。模擬電動(dòng)汽車實(shí)際行駛工況，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池
的循環(huán)使用壽命
4.2.5 對(duì)電池內(nèi)部工作溫度的檢測(cè)
電池內(nèi)部工作溫度是影響電池使用安全性的一個(gè)主要因素[32]。如果電池在工
作過程中其內(nèi)部溫度過高或上升過快，就容易導(dǎo)致電池中心部位的熱量得不到及
時(shí)的散失, 在短時(shí)間內(nèi)電池內(nèi)部將產(chǎn)生大量的氣體，容易引起電池的燃燒或爆
，影響到電動(dòng)汽車的使用安全性。為了提高電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的使用安全性
就必須對(duì)電池在車輛實(shí)際行駛工況下的溫度變化做出正確的評(píng)價(jià)。
求，但由于電池性能的不一致，動(dòng)力電池組在電動(dòng)汽車上使用的性能指標(biāo)達(dá)
不到單電池原有的水平，影響了電動(dòng)汽車的安全性和電動(dòng)汽車的開發(fā)應(yīng)用。模擬
電動(dòng)汽車實(shí)際行駛工況，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組不一致性進(jìn)行評(píng)價(jià)和研究，將有
助于電池在使用中發(fā)揮最大效能，提高電動(dòng)汽車的行駛安全性和動(dòng)力性能。
40
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
4.3 電池性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)在模擬電動(dòng)汽車的各種運(yùn)行條件下，以試驗(yàn)和分析為主要手段，
致力為電池的性能評(píng)價(jià)提供一個(gè)共同的原則[58]。實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)包括：電
池自動(dòng)充/放電流設(shè)備、數(shù)字溫度儀（或溫度計(jì)）/溫度傳感器、數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)
字電池內(nèi)壓計(jì)和試驗(yàn)用畜電池等。
在這樣一個(gè)為電池和電池組性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)的系統(tǒng)中，主要包括兩大部分：
一部分是一個(gè)多功能計(jì)算機(jī)控制裝置，這是用來(lái)模擬電動(dòng)汽車行駛工況條件（電
分是試驗(yàn)分析系統(tǒng)，用于檢測(cè)結(jié)果的分析、
影響因素的確定、以及故障原因的研究。電池性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)試驗(yàn)主要以試驗(yàn)和
試驗(yàn)結(jié)果分析為電池性能提供一個(gè)評(píng)價(jià)原則。所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及對(duì)它們的分析，
還可以幫助電池的研制者尋找出薄弱點(diǎn)。并可以幫助他們找出克服這些因素最有
效的途徑。
試驗(yàn)可以分為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)和專項(xiàng)試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)是在模擬電動(dòng)汽車行駛工況下
對(duì)動(dòng)力電池的性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)試驗(yàn)。它包括在模擬車輛實(shí)際行駛工況下測(cè)試電池
實(shí)際工作內(nèi)壓、額定存儲(chǔ)容量、放電性能曲線、使用循環(huán)壽命等。并且把試驗(yàn)檢
測(cè)結(jié)果和電池在非車輛實(shí)際工況下，即電池在恒壓恒流放電條件下的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)
行統(tǒng)計(jì)對(duì)比研究。專項(xiàng)試驗(yàn)即針對(duì)電池某一特定性能參數(shù)，模擬車輛實(shí)際行駛工
況，對(duì)電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池進(jìn)行更為精確的試驗(yàn)測(cè)試。并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分
析。
動(dòng)力電池的檢測(cè)過程一般分為四個(gè)階段：（1）充電階段。充電有充電峰值電
壓、充電時(shí)間和△V 等參數(shù)的限定，充電終止以先滿足的條件為依據(jù)。當(dāng)充電時(shí)
間、峰值電壓和△V 其中任何一條件滿足時(shí)，即停止充電，可避免過充對(duì)電池的
影響。（2）充放電間隔。指充電與放電之間的自放電狀態(tài)。（3）放電階段。這是
最重要的一個(gè)階段，電池的容量一般就是在此階段以放電電流乘以放電時(shí)間得到
的。該階段有放電時(shí)間和放電截止電位等參數(shù)。（4）周期間隔。是指多周期工作
時(shí)兩周期之間的停止時(shí)間，此階段電池處于自放電狀態(tài)。
電池試驗(yàn)測(cè)試時(shí)須注意的兩點(diǎn)問題：
1.電池的工作溫度
一般電池的工作溫度較高，在測(cè)試時(shí)須有一套完善的熱監(jiān)控裝置。測(cè)試時(shí)應(yīng)
先把電池或電池組加熱到工作溫度。并維持這一溫度。當(dāng)溫度升高到一定的預(yù)制
溫度時(shí)，冷卻風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)打開降溫。當(dāng)溫度過高或有其他異常情況發(fā)生時(shí)，工作
保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)切斷。以防電池爆炸。尤其是對(duì)行駛曲線放電時(shí)，內(nèi)部熱量散失
較大的電池，這一點(diǎn)尤為重要。
2.電池的充電方式
池放電方式和放電電流大?。?。另一部
41
電動(dòng)汽車的安全性分析
電池的充電方式對(duì)充電時(shí)間的長(zhǎng)短和充電回收量的多少有至關(guān)重要的影響。
如鎳氫電池用恒流/恒流充電法充電，如1A 或0.35A。充電回收能達(dá)到109％。
這樣的結(jié)果雖然能使電池獲得較好的性能，但它的自身放電損失也較高。鎳鎘電
池一般采用恒流/恒壓/恒流充電法。如60A8V10A 的充電完成后，充電回收能達(dá)
112％。由此可見，不同的充電方式得到的效率不同。
42
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
5 章電動(dòng)汽車可能安全事故模式及防護(hù)體系建立
研究已經(jīng)表明，電動(dòng)汽車存在很多安全隱患，任何電動(dòng)汽車的市場(chǎng)化運(yùn)行，
都必須經(jīng)過嚴(yán)格的安全性檢測(cè)和評(píng)價(jià)。因此，必須建立起相應(yīng)的電動(dòng)汽車安全事
故模式及安全性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、試驗(yàn)方法和防范體系。當(dāng)然，該體系也是隨著對(duì)電
動(dòng)汽車安全性研究的深入而不斷變化的?？偨Y(jié)前文所做工作，參考現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外
電動(dòng)汽車安全理論、相關(guān)安全研究成果和安全標(biāo)準(zhǔn)，文章總結(jié)提出了電動(dòng)汽車一
般危險(xiǎn)工況下可能安全事故模式和電動(dòng)汽車安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)、試驗(yàn)方法和防范體
5.1
對(duì)于采用鎳氫電池、鋰離子電池作為動(dòng)力電池的電動(dòng)汽車，大電流放電將導(dǎo)
導(dǎo)致動(dòng)力電池的燃燒、
爆炸等事故。
當(dāng)動(dòng)力電池與汽車的金屬車身短路時(shí)，動(dòng)力電池的高電壓將可能通過金屬車
身對(duì)
發(fā)生碰撞時(shí)的安全事故模式
當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，電池將承受巨大的沖擊載荷，并且可能受到擠壓、
穿刺等損壞，由此產(chǎn)生的安全事故模式主要包括：
1） 燃燒、爆炸
對(duì)于密封電池如鎳氫電池、鋰離子電池、燃料電池儲(chǔ)氣罐等，當(dāng)汽車發(fā)生碰
撞時(shí)，即使電池未受到擠壓、穿刺等損壞，由于電池內(nèi)部壓力過高、電池本身的
制作缺陷，也可能導(dǎo)致動(dòng)力電池爆炸、燃燒。
將可能直接導(dǎo)致電池的燃
燒、爆炸。
2） 電
第
系，開發(fā)完成了電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)氫氣濃度檢測(cè)系統(tǒng)。
電動(dòng)汽車的危險(xiǎn)工況及安全事故模式
5.1.1 電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)短路時(shí)的安全事故模式
當(dāng)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)短路時(shí)，將導(dǎo)致動(dòng)力電池瞬間大電流放電，其產(chǎn)生的安
全事故模式主要包括：
1） 燃燒、爆炸
致電池排放大量可燃?xì)怏w，同時(shí)，電池的溫度迅速升高，
2） 電傷害
乘員產(chǎn)生電擊傷害。
5.1.2 電動(dòng)汽車
當(dāng)汽車發(fā)生碰撞，電池受到擠壓、穿刺等損壞時(shí)，
傷害
43
電動(dòng)汽車的安全性分析
電動(dòng)汽車在碰撞過程中可能導(dǎo)致電路短路而使車身帶電，對(duì)乘員產(chǎn)生電擊傷
3）
濺到整個(gè)車內(nèi)，導(dǎo)致人員傷害。
4）
在碰撞過程中對(duì)乘員產(chǎn)生的機(jī)械傷害包括車身變形產(chǎn)生的傷害、方
碰撞和擠壓傷害、動(dòng)力電池部分的竄動(dòng)或飛入傷害等。
5.1.3 電動(dòng)汽車翻車時(shí)的安全事故模式
害乘員人身安全。
2）
翻車時(shí)，
容易造成其松脫，從而導(dǎo)致大量的電解液泄漏，引起電池漏電或短路事故。同時(shí)，
大量的電解液泄漏可能使電解液流入車內(nèi)對(duì)乘員造成傷害，而且會(huì)直接影響對(duì)事
3）
更大，車門無(wú)法開啟，致使乘員受到擠壓、
故的發(fā)生，比如電動(dòng)汽車起火、爆炸等，內(nèi)部乘員
無(wú)法
5.1.4 電動(dòng)汽車在涉水、暴雨時(shí)的安全事故模式
、暴雨等危險(xiǎn)工況時(shí)，由于水汽的侵蝕或水的沉積，可
能引起電池出現(xiàn)短路事故，使得電池溫度升高，并可能產(chǎn)生大量氣體，使電池內(nèi)
壓增大，直接導(dǎo)致動(dòng)力電池發(fā)生外殼形變，使得電解液泄漏，造成對(duì)乘員化學(xué)腐
害。
電解液飛濺傷害
由于電動(dòng)汽車使用的動(dòng)力電池電解液多為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液，當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生
碰撞導(dǎo)致電池?fù)p壞時(shí)，動(dòng)力電池的電解液可能飛
機(jī)械傷害
電動(dòng)汽車
向盤等硬物的
1） 電傷害
當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生翻車事故時(shí)，電池間的接線或接到電機(jī)控制系統(tǒng)的接線就可
能脫落甚至短路，通過汽車上的金屬部分產(chǎn)生電流使車體帶電，從而導(dǎo)致乘員遭
受觸電危險(xiǎn)，危
動(dòng)力電池電解液的泄漏
由于動(dòng)力電池頂蓋上一般都有加液孔蓋、限壓閥等部件，當(dāng)電動(dòng)汽車
故車的援救。
機(jī)械傷害
電動(dòng)汽車發(fā)生翻車事故時(shí)，由于電動(dòng)汽車的重量一般都比燃油車大，對(duì)于車
身未特別加強(qiáng)的車型，其結(jié)構(gòu)變形將
沖擊等傷害，同時(shí)由于二次事
順利逃脫，引起更大的人員財(cái)產(chǎn)損失。這種傷害類型可以參照傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽
車的機(jī)械傷害來(lái)研究。
1） 電傷害
當(dāng)電動(dòng)汽車遇到涉水、暴雨等危險(xiǎn)工況時(shí)，電池間的接線或接到電機(jī)控制系
統(tǒng)的接線就可能會(huì)由于水汽的侵蝕，造成短路，導(dǎo)致漏電。強(qiáng)大的漏電電流通過
車身結(jié)構(gòu)，使乘員遭受觸電危險(xiǎn)，危害乘員人身安全。
2） 動(dòng)力電池的泄漏與燃燒爆炸
當(dāng)電動(dòng)汽車遇到涉水
44
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
蝕傷害，同時(shí)由于電池的熱效應(yīng)可能引發(fā)電池的燃燒或爆炸。
3）
組管理系統(tǒng)以及電機(jī)驅(qū)
燒掉絕緣層，導(dǎo)致電子器件由于過大的電流而
燒壞
5.1.5 電動(dòng)汽車在電池過充、過放電時(shí)的安全事故模式
放電的過程中正負(fù)極將達(dá)到析氫、析氧電位，使得
電池
由于動(dòng)力電池在過充、過放電的過程中正負(fù)極將達(dá)到析氫、析氧電位，使得
電池有含氫氣和氧氣的混合氣體釋放。由于氫氣的爆炸極限比較低，如果在某一
點(diǎn)火源時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生燃燒爆炸等事故。過充電將會(huì)使電池
隔膜
，此也是鋰離子電池發(fā)生燃燒爆炸的一大可能。
安全性檢測(cè)指標(biāo)及試驗(yàn)方法
由于電動(dòng)汽車使用的動(dòng)力電池種類很多，各種電池具有的安全性隱患不同，
而且動(dòng)力電池在汽車上的布置方式和位置也各不相同，因此，對(duì)于電動(dòng)汽車的安
全性評(píng)價(jià)及試驗(yàn)方法應(yīng)根據(jù)電動(dòng)汽車使用的動(dòng)力電池及車型的不同而有所側(cè)重。
在對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)價(jià)時(shí)，建議分總體檢測(cè)和試驗(yàn)檢測(cè)兩步來(lái)進(jìn)行。
動(dòng)力系統(tǒng)控制電氣故障
電動(dòng)汽車在遇到涉水、暴雨等危險(xiǎn)工況時(shí)，由于水汽侵入到電子芯片中，之
后若未進(jìn)行烘干、除濕等處理，使得電動(dòng)汽車專門的電池
動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)短路或漏電事故，
，使得控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失靈，引發(fā)電動(dòng)汽車失控或無(wú)法啟動(dòng)等事故。
1） 有害氣體的釋放
由于動(dòng)力電池在過充、過
有含氫氣和氧氣的混合氣體釋放，同時(shí)混合氣體中還將含有一定的具有腐蝕
性的電解液分解的氣體成分，比如硫酸、堿氣等，會(huì)對(duì)人體以及汽車結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)
生腐蝕傷害。
2) 燃燒爆炸的發(fā)生
密閉空間內(nèi)聚集，遇到
蝕化而使得電池內(nèi)部正負(fù)極直接接觸短路，從而產(chǎn)生極大電流，使電池發(fā)生
燃燒爆炸；過放電時(shí)將會(huì)使電池組中某個(gè)容量較小的串聯(lián)電池出現(xiàn)反極（即電池
的極性由正變負(fù)，由負(fù)變正），對(duì)鋰離子電池而言將使其正極上鍍上的金屬鋰形
成易燃易爆物質(zhì)
3） 電解液泄漏
動(dòng)力電池在過充或過放電的過程中會(huì)引起電池?zé)嵝?yīng)，由于熱量得不到及時(shí)
散發(fā)導(dǎo)致電池內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)部件變形，引起電解液泄漏。同時(shí)，由于過充電時(shí)
電池溫度上升，內(nèi)部由于電解液的分解和電解，將產(chǎn)生大量氣體，電池內(nèi)壓升高，
也會(huì)引起電池漏液。由于電解液的泄漏，可能會(huì)引發(fā)電池的短路或失效等故障。
5.2 電動(dòng)汽車安全性實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法及防護(hù)措施
5.2.1 電動(dòng)汽車
45
電動(dòng)汽車的安全性分析
5.2.1.1 總體檢測(cè)
總體檢測(cè)的目的是對(duì)需進(jìn)行安全性試驗(yàn)的電動(dòng)汽車進(jìn)行必要的分類和參數(shù)
以下內(nèi)容：
1.動(dòng)力電池類型
1) 鉛酸電池
對(duì)于鉛酸電池，應(yīng)檢查其密封形式、電解液類型、電池的布置形式、電池組
內(nèi)的布置方式等。
對(duì)于采用密封結(jié)構(gòu)及非液態(tài)電解液的鉛酸電池，由于其電解液不易泄漏，一
。
布置在乘員倉(cāng)以外的電動(dòng)車，如果能保證電池不竄入乘員倉(cāng)，
可免做替代性實(shí)驗(yàn)。
2)
應(yīng)檢查安全閥是否可靠、電池的布置形式和電池組內(nèi)的布置
方式
必須工作可靠，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18332 2-2001 的有關(guān)
規(guī)定
會(huì)發(fā)生爆炸，
因此
，對(duì)于振動(dòng)、沖擊合格的電池，一般可以
離子電池，尤其應(yīng)檢查安全閥、過電流斷電器和電池管理系統(tǒng)是否可
靠。同
頭或車尾的鋰離子電池，由于其在碰撞過程中可能會(huì)發(fā)生爆
炸，因
振動(dòng)、沖擊合格的電池，一般可
以不做
，除應(yīng)檢查電池本身的密封形式、電解質(zhì)類型、電池的布置
形式
測(cè)量，以更好地制訂試驗(yàn)檢測(cè)方案?？傮w檢測(cè)主要包括
般可以不做翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)
由于鉛酸電池性能比較穩(wěn)定，在振動(dòng)和沖擊載荷作用下一般不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)事
故，因此，對(duì)于振動(dòng)試驗(yàn)考核合格的電池，可以免做沖擊試驗(yàn)。
對(duì)于動(dòng)力電池
則在碰撞實(shí)驗(yàn)中
鎳氫電池
對(duì)于鎳氫電池，
等。
鎳氫電池的安全閥
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
對(duì)于布置在車頭或車尾的鎳氫電池，由于其在碰撞過程中可能
，進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先進(jìn)行替代性實(shí)驗(yàn)。
由于鎳氫電池一般均為密封電池
不做翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。
3) 鋰離子電池
對(duì)于鋰
時(shí)，應(yīng)檢查電池的布置形式、電池組內(nèi)的布置方式等。
對(duì)于布置在車
此，進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先進(jìn)行替代性實(shí)驗(yàn)。
由于鋰離子電池一般均為密封電池，對(duì)于
翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。
4) 燃料電池
對(duì)于燃料電池
、電池組內(nèi)的布置方式等外，還應(yīng)檢查燃料的儲(chǔ)存方式、燃料儲(chǔ)存裝置的可
靠性等。
對(duì)于燃料電池電動(dòng)車，進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先進(jìn)行替代性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于振動(dòng)、
沖擊合格的電池，可以不做翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。
46
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
2.動(dòng)力
式（密封、非密封）和電解液類型（液態(tài)、非液態(tài)）等。
形式
指
指
位置的單體電池?cái)?shù)、電池與電池的間距、連接固定形式、通風(fēng)
等。
性
應(yīng)滿足操作安全性的基本要求，具體功能要求及指標(biāo)參照ISO/DIS
試驗(yàn)檢測(cè)建議分兩步來(lái)進(jìn)行。首先應(yīng)對(duì)動(dòng)力電池及其輔助裝置進(jìn)行試驗(yàn)檢
測(cè)，在確保動(dòng)力電池具有足夠安全性的前提下，再進(jìn)行整車安全性試驗(yàn)。對(duì)于存
在安全性隱患的車型，應(yīng)做好安全防護(hù)準(zhǔn)備，必要時(shí)還需進(jìn)行替代性試驗(yàn)。
1. 動(dòng)力電池及其輔助裝置試驗(yàn)
對(duì)于動(dòng)力電池的試驗(yàn)，目前已制訂并頒布了一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此，在對(duì)動(dòng)力
電池進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)執(zhí)行相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于對(duì)電動(dòng)汽車及對(duì)動(dòng)力
電池的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)尚不夠健全，在對(duì)動(dòng)力電池的試驗(yàn)檢驗(yàn)時(shí)還需結(jié)合動(dòng)力電池在電
補(bǔ)充一些試驗(yàn)。
1)
供
±5℃下充電到充電終止電壓。然后在如下條件
和不產(chǎn)生明顯的形變。
電池特征
指電池的密封形
3.動(dòng)力電池組布置
動(dòng)力電池組在整車上的布置形式，如前置、地板下中置、后置、前后分散
布置等。
4.整車參數(shù)
整車的長(zhǎng)、寬、高、重量等。
5.動(dòng)力電池組內(nèi)的布置方式
指布置在同一
6.電池管理系統(tǒng)
電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的電池管理系統(tǒng)應(yīng)滿足其性能指標(biāo)要求。
7.操作安全
試驗(yàn)樣車
6469-2:2000。
5.2.1.2 試驗(yàn)檢測(cè)
動(dòng)汽車上的使用特點(diǎn)
振動(dòng)試驗(yàn)
不同動(dòng)力電池系統(tǒng)參照各自國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行試驗(yàn)。以鋰離子電池為例，蓄電池
在20℃±5℃下，先以1I3(A)電流放電達(dá)到放電終止電壓，然后使用生產(chǎn)廠提
的或推薦的專用充電器，在20℃
下進(jìn)行試驗(yàn)：a)放電電流：1I3(A)； b)振動(dòng)方向：上下單振動(dòng)；c)振動(dòng)頻率：30～
35Hz； d)最大加速度：30m/s2；e)振動(dòng)時(shí)間：2h。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池的完好性、電池性能的變化、電解液的泄漏量等。要求動(dòng)力
系統(tǒng)不漏液、不放氣、不爆炸、不起火
2) 針刺試驗(yàn)
將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池按照充電標(biāo)準(zhǔn)充滿電，在室溫（20。C±5。C）環(huán)境下將
電池靜置1h 后，利用液壓系統(tǒng)將直徑6～8mm 的鋼針從電池的正面迅速貫穿。
47
電動(dòng)汽車的安全性分析
該試驗(yàn)應(yīng)在有充分環(huán)境保護(hù)的裝置中進(jìn)行。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池變形量、電池性能的變化、產(chǎn)生的事故類型（起火、爆炸）、
一定時(shí)間內(nèi)的電解液泄漏量等。
3)
部短路，外部短
50mΩ。對(duì)于不產(chǎn)生燃燒、爆炸的電池，短路時(shí)間為5 分鐘。對(duì)
于可
類型（起火、爆炸）等。
4)
標(biāo)準(zhǔn)充滿電，在室溫（20。C±5。C）環(huán)境下將
電池厚度方向施加壓力，使擠壓的面積在整個(gè)垂直于施壓方
向的
境下將
把電池從1～2m 之間不同的高度無(wú)初速度跌落，并按照不同的
角度
6)
電，將電池置于加熱箱中，以每分鐘
溫至150±2。C，保溫30min。
力電池按照充電標(biāo)準(zhǔn)充滿電，在室溫（20。C±5。C）環(huán)境下將
電池
變化、電池的變形量、電解液的泄漏量、產(chǎn)生的事故
炸）等。
8)
在室溫（20。C±5。C）環(huán)境下
將電撞試驗(yàn)
驗(yàn)，碰撞試驗(yàn)時(shí)的臺(tái)車碰撞加速度曲線要求可按安全帶試驗(yàn)
要求
外部短路試驗(yàn)
將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池按照充電標(biāo)準(zhǔn)充滿電，用導(dǎo)體將電池外
路電阻值應(yīng)小于
能產(chǎn)生燃燒、爆炸的電池（如鋰離子電池），該試驗(yàn)應(yīng)在有充分環(huán)境保護(hù)的
裝置中進(jìn)行。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池性能的變化、產(chǎn)生的事故
擠壓試驗(yàn)
將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池按照充電
電池靜置1h 后，沿
外表面上，壓至電池出現(xiàn)內(nèi)部短路（電池電壓為0V）為止。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池性能的變化、電池的變形與承受的壓力曲線、電解液的泄漏
量、產(chǎn)生的事故類型（起火、爆炸）等。
5) 跌落試驗(yàn)
將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池按照充電標(biāo)準(zhǔn)充滿電，在室溫（20。C±5。C）環(huán)
電池靜置1h 后，
進(jìn)行試驗(yàn)。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池性能的變化、電池的變形量、電解液的泄漏量、產(chǎn)生的事故
類型（起火、爆炸）等。
加熱試驗(yàn)
將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池按照充電標(biāo)準(zhǔn)充滿
5±2。C 的速率升
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池性能的變化、電池的變形量、電解液的泄漏量等。
7) 火焰燃燒試驗(yàn)
將電動(dòng)汽車動(dòng)
靜置1h 后，把電池懸放到火焰中，讓電池表面能夠均勻受熱。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池性能的
類型（起火、爆
沖擊試驗(yàn)
將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池按照充電標(biāo)準(zhǔn)充滿電，
池靜置1h 后，固定在試驗(yàn)臺(tái)車上。按照CMVDR294 法規(guī)規(guī)定的碰
條件進(jìn)行臺(tái)車碰撞試
暫定。
48
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池性能的變化、電解液的泄漏量、產(chǎn)生的事故類型（起火、爆
炸）
IS 6469-1:2000，用內(nèi)部電阻值大于10MΩ的伏特表分別測(cè)量動(dòng)
力電池
10)
電動(dòng)汽車在城市使用工況下的電流快速變化對(duì)電池性能的影響。
電池性能的變化。
11)
車輛制造廠規(guī)定的過電流及動(dòng)力電池連接的
電路出
1) 整
參
2) 碰
量相同的替代物取代動(dòng)力電池，以確定
動(dòng)力電池是否在碰撞中會(huì)受到擠壓、穿刺及其承受的碰撞加速度大小。
參照CMVDR294 法規(guī)執(zhí)行。
的竄動(dòng)量、電池的損壞程度、電解液的泄漏量、有害氣體
傷指標(biāo)等。
置于室溫（20。C±5。C）環(huán)境下，過充電：以恒電流方式充電，
充至單
型（起
火、爆
4)
為10L/min 的清水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，應(yīng)
等。
9) 絕緣試驗(yàn)
參照 ISO/D
正負(fù)極對(duì)電底盤的電壓值。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：絕緣電阻值。要求在牽引電池的整個(gè)壽命周期內(nèi)，按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)
算方法計(jì)算得到的絕緣電阻值除以牽引電池的標(biāo)稱電壓U，所得值應(yīng)大于100Ω
/V。
電流沖擊試驗(yàn)
模擬
評(píng)價(jià)指標(biāo)：
過電流斷開器試驗(yàn)
參照 ISO/DIS 6469-1:2000，在
現(xiàn)短路兩種情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。過電流斷開器應(yīng)不依靠車載儲(chǔ)能裝置，在電
動(dòng)車出現(xiàn)任何故障的情況下都能工作。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：響應(yīng)時(shí)間。
2. 整車安全性試驗(yàn)
車絕緣試驗(yàn)
照 ISO/DIS 6469-3:2000。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：絕緣電阻。
撞試驗(yàn)
對(duì)于受到擠壓、沖擊、穿刺時(shí)動(dòng)力電池會(huì)發(fā)生燃燒、爆炸的車型，應(yīng)先進(jìn)
行替代性試驗(yàn)。利用與動(dòng)力電池尺寸、重
整車碰撞試驗(yàn)可
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電池
的釋放量、車輛的變形、乘員的損
3) 過充過放試驗(yàn)
將電動(dòng)汽車
體電池的電壓為5V；過放電：以恒電流方式放電，至單體電池的電壓為
0V。
評(píng)價(jià)指標(biāo)：氫氣濃度、電解液泄漏量、是否產(chǎn)生事故及產(chǎn)生的事故類
炸）等。
涉水淋雨試驗(yàn)
使用 IEC60529 規(guī)定的IPX3 的噴頭用流速
49
電動(dòng)汽車的安全性分析
盡可能通過噴頭的規(guī)則移動(dòng)將水噴在可以打開的開孔部件的所有表面，噴水時(shí)間
為5
。
01 的規(guī)定，將車輛置在一固定架上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。
E J1718: 1997 推薦的測(cè)量方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
5.2.2 電動(dòng)汽車安全防護(hù)措施
的危險(xiǎn)工況及可能的安全事故，為最大限度防止電動(dòng)汽車安全
事故的用運(yùn)行和
日常維護(hù)中應(yīng)該實(shí)施如下安全防護(hù)措施：
5.2.2.1 電動(dòng)汽車運(yùn)行安全防護(hù)基本要求：
1 01 中對(duì)各種情況下所排放的氫氣濃度的要求，電
動(dòng)汽車在使用運(yùn)行時(shí)應(yīng)對(duì)車體內(nèi)部氫氣濃度進(jìn)行經(jīng)常性檢測(cè)。其具體要求如下：
區(qū)域內(nèi)的排氣中氫氣的濃度。測(cè)量期間，
氫氣濃度的記錄值應(yīng)滿足下列要求：a）常規(guī)充電操作下，氫氣濃度應(yīng)低于氣體
體積的1％；b）充電期間，突發(fā)故障時(shí)，氫氣濃度應(yīng)低于氣體體積的2％。
(2)推薦測(cè)量車輛行駛時(shí)車內(nèi)的氫氣濃度。測(cè)量期間，記錄的氫氣濃度應(yīng)滿
足下列要求：a）正常行駛時(shí)，氫氣濃度應(yīng)低于氣體體積的1％；b）行駛時(shí)出現(xiàn)
的2％。
汽車
全
性能
1）動(dòng)力電池組防護(hù)
min。
車輛應(yīng)在10cm深的涉水池中，以20km/h 的速度行駛500m以上，大約1.5min
的時(shí)間
評(píng)價(jià)指標(biāo)：絕緣電阻、車載絕緣電阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作性能。
5) 翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)
按 FMVSS 571.3
評(píng)價(jià)指標(biāo)：電解液的泄漏量
6) 氫氣排放試驗(yàn)
按 SA
評(píng)價(jià)指標(biāo)：氫氣濃度。
針對(duì)電動(dòng)汽車
發(fā)生，保護(hù)乘員的生命財(cái)產(chǎn)安全。要求電動(dòng)汽車在生產(chǎn)制造、使
.根據(jù)GB/T 18384.1—20
(1)當(dāng)給蓄電池充電時(shí)，應(yīng)測(cè)量規(guī)定
突發(fā)故障的情況下，氫氣濃度應(yīng)低于氣體體積
2. 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18384.1～18384.3-2001《電動(dòng)汽車安全要求》，
電動(dòng)汽車需按模擬車輛清洗、暴雨和涉水時(shí)的情況進(jìn)行相應(yīng)的安全性試驗(yàn)。電動(dòng)
在模擬清洗、模擬暴雨等危險(xiǎn)工況下的絕緣短路安全性能直接關(guān)系到電動(dòng)汽
車的駕駛安全、乘員的安全，并可能引發(fā)較大的安全事故以及人員傷害。為此，
在我國(guó)電動(dòng)汽車研究開發(fā)以及推廣應(yīng)用過程中，對(duì)電動(dòng)汽車在危險(xiǎn)工況下的安
的試驗(yàn)檢測(cè)及具備這種試驗(yàn)檢測(cè)條件和能力也是電動(dòng)汽車試驗(yàn)檢測(cè)基地建
設(shè)的重要項(xiàng)目和基本任務(wù)。
5.2.2.2 電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)基本安全保護(hù)措施：
50
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
a 使用專用充電器，對(duì)過充電設(shè)置安全閥，阻止電池溫度升高；
b 使用特殊放電回路，檢測(cè)到某一電池將要出現(xiàn)過放電時(shí)，進(jìn)行顯示報(bào)警，
避免電池出現(xiàn)反極現(xiàn)象，造成危險(xiǎn)；
c 設(shè)置良好的通風(fēng)系統(tǒng)，防止氣體聚集；
d 在電池與電池以及電池與緊固件之間采用絕緣、有足夠鋼度、且有緩沖裝
于受擠壓而變形，防止漏液；
e 電池組裝前進(jìn)行嚴(yán)格的化成分選，避免性能不平衡電池組裝在一起。在設(shè)
計(jì)與試驗(yàn)過程中要注意不要混合使用不同容量的電池、不同特性的電池或新舊電
池，不可以將鉛酸電池與其他不同類型電池(如鎳鎘電池等)一起使用，以免發(fā)生
爆炸等危險(xiǎn)。
f 動(dòng)力電池組應(yīng)安放在不易受到碰撞損壞的位置。
g 動(dòng)力電池倉(cāng)與乘員倉(cāng)應(yīng)隔離。
h 根據(jù)電動(dòng)道路車輛用金屬氫化物鎳電池國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18332 2-2001 的規(guī)
定，進(jìn)行電池壓力容器最高工作壓力的驗(yàn)證試驗(yàn)以及其壓力容器防爆球壓力閥有
效性的驗(yàn)證試驗(yàn)，防止電池由于內(nèi)壓過高時(shí)發(fā)生爆炸。
2) 動(dòng)力系統(tǒng)電氣設(shè)備防護(hù)
a 設(shè)置烘干、除濕等裝置，避免電子芯片受潮短路；
b 電池組必須安裝有過電流斷開器，使出現(xiàn)極大電流時(shí)及時(shí)切斷電池電源系
統(tǒng)，因?yàn)檫^電流能夠?qū)θ?、車和環(huán)境產(chǎn)生重大危險(xiǎn)。電池的過電流斷開器除了在
車輛制造廠規(guī)定的過電流條件下斷開電池電路以外，還必須在任何故障（包括按
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)）情況下，當(dāng)電池聯(lián)接的電路出現(xiàn)短路時(shí)電池的過電流斷
開器也應(yīng)能斷開電池電路,避免短路燃燒，以絕對(duì)保證人和車的安全。
c 電池組必須安裝有防護(hù)罩，電池安裝防護(hù)罩以保證電池泄漏的電解液不會(huì)
進(jìn)入車體的其他部位，防止泄漏的電池電解液間的相互作用而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和電
傳導(dǎo)。
d 電子控制裝置盡量安裝在汽車碰撞非變形區(qū)域，避免碰撞受擠壓，使相互
接觸而短路；
e 對(duì)所有接線連接部分，包括電池組管理系統(tǒng)，都應(yīng)采用雙絕緣防護(hù)，且留
有拉升余量，防止碰撞、翻車等事故時(shí)接線頭脫落，造成漏電或短路；
f 設(shè)置靜電消除裝置，避免產(chǎn)生電火花。
另外，由于電動(dòng)汽車所使用的電池類型不同，他們所要求安全防護(hù)措施也有
所區(qū)別，比如在鉛酸電池使用過程中，安置電池組的箱體要能夠隔水、防潮、防
塵，因?yàn)殂U酸電池受到海水或水的潮濕或浸泡后，更易造成電池腐蝕及漏電而引
起火災(zāi)；粉塵過多會(huì)易造成電池短路。而鋰離子電池電動(dòng)汽車對(duì)鋰離子電池生產(chǎn)
廠家選材時(shí)要求非常嚴(yán)格，必須注意碳負(fù)極與電解液之間相互匹配問題，應(yīng)在電
置的連接，當(dāng)出現(xiàn)碰撞、翻車等事故時(shí)，電池不至
51
電動(dòng)汽車的安全性分析
池隔膜上鍍上防護(hù)物質(zhì)（應(yīng)不影響電池正常工作，且不會(huì)帶來(lái)新的安全隱患），
防止危險(xiǎn)時(shí)，使電池停止工作，避免
燃燒
電池發(fā)生熱氧老化，使正負(fù)極短路，當(dāng)出現(xiàn)
或爆炸；同樣，電動(dòng)汽車在使用鎳氫電池之前還必須按金屬氫化物鎳電池國(guó)
家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18332 2-2001 的規(guī)定對(duì)鎳氫電池振動(dòng)性能的檢測(cè)。在如表5.1 所示
的工作條件下進(jìn)行檢測(cè)。電池不允許出現(xiàn)放電電流銳變、電壓異常、電池殼變形、
電解液溢出等現(xiàn)象。保證電動(dòng)汽車使用MH-Ni 電池的安全性。
表 5.1 對(duì)MH-Ni 電池抗振動(dòng)性能的檢測(cè)條件
a)放電電流：1I3(A) d)最大加速度：30m/s2
b)振動(dòng)方向：上下單振動(dòng) e)振動(dòng)時(shí)間：2h
c)振動(dòng)頻率：30～35Hz
5.3 氫氣濃度測(cè)控系統(tǒng)軟硬件的研究開發(fā)
根據(jù)電動(dòng)汽車運(yùn)行時(shí)應(yīng)對(duì)車體內(nèi)部
氫氣濃度以必須開發(fā)靠、使用便利
的電動(dòng)汽置， 展對(duì)安全性方面的要
求。盡管氣體檢電動(dòng)汽車其自身特殊的
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（尾箱封閉）及其動(dòng)力源充放電的場(chǎng)合特點(diǎn)（防靜電、防火）需要開發(fā)
的研究還是空白。本文完
成了對(duì)此套氫氣濃度檢測(cè)系統(tǒng)的研究開發(fā)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此系統(tǒng)能較好滿足電動(dòng)汽
車安
5.3.1 系統(tǒng)概述
檢測(cè)功能要求外，還
具有價(jià)格低廉，便于二次開發(fā)等特點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)電動(dòng)汽車行業(yè)實(shí)際情況，適宜推
廣。
5.3.2 系統(tǒng)研制簡(jiǎn)介
行安全防護(hù)基本要求，電動(dòng)汽車在使用運(yùn)
進(jìn)行經(jīng)常性檢測(cè)，所出一套成本低廉、性能可
車動(dòng)力系統(tǒng)氫氣濃度檢測(cè)裝以滿足電動(dòng)汽車發(fā)
目前國(guó)內(nèi)外已有各類可燃測(cè)儀器，但由于
一套專用于電動(dòng)汽車可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，而國(guó)內(nèi)此類產(chǎn)品
全性能防范要求，具有較好的使用價(jià)值和應(yīng)用前景。
本項(xiàng)目開發(fā)的這套測(cè)控系統(tǒng)是在 LabVIEW 平臺(tái)上采用C/C++、ASM 混合編
程技術(shù)，開發(fā)出的多通道、實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)曲
線繪制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警等功能，可以對(duì)蓄電池盒內(nèi)外以及車廂內(nèi)的氫氣濃度進(jìn)
行實(shí)時(shí)監(jiān)控。開發(fā)了兩種形式產(chǎn)品，可以隨車采集氫氣濃度。由于采用新一代虛
擬儀器技術(shù)LABVIEW，因此整套系統(tǒng)除滿足對(duì)氫氣的監(jiān)控
基于臺(tái)式計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)的研制使用 PCI－8310 高性能模擬量輸入采集
卡，結(jié)合OLDHAM 公司生產(chǎn)的防爆型傳感器對(duì)規(guī)定區(qū)域的氫氣進(jìn)行采集及實(shí)時(shí)報(bào)
警、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等功能。
52
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
基于筆記本計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)的研制 使用 RM419 遠(yuǎn)端模擬量輸入采集終端，
結(jié)合OLDHAM 公司生產(chǎn)的防爆型傳感器對(duì)規(guī)定區(qū)域的氫氣進(jìn)行采集及實(shí)時(shí)報(bào)警、
存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等功能。
5.3.2.1 系統(tǒng)硬件的研制
圖 5.1 是實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的硬件框圖，它主要由氫氣濃度傳感器、變送器、數(shù)
據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)組成。
計(jì)算機(jī)
SD
B ay Networ ks Centillion 1400
ETHER RS 232C
PC CARD
P* 8x5 0
OOO130
A O N
6
RST LINK INS ACT ALM
采集卡
感器變送器
C
傳
PWR ALM FAN0 FAN1 PWR0 PWR1
ALM
圖 5.1 氫氣防燃防爆安全性能檢測(cè)系統(tǒng)硬件示意圖
當(dāng)氫氣通過傳感器時(shí)，傳感器將測(cè)得的信號(hào)通過 3 芯電纜傳輸至數(shù)據(jù)采集
卡，由采集卡進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，通過計(jì)算機(jī)分析處理，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示
及相關(guān)的操作。基本原理如圖5.2：
信號(hào)調(diào)整 數(shù)據(jù)采集
傳感器軟件
圖 5.2 氫氣防燃防爆安全性能檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖
a 傳感器與變送器
本系統(tǒng)中，傳感器與變送器采用氣體檢測(cè)儀器專業(yè)生產(chǎn)廠商德國(guó) OLDHAM 公
司生產(chǎn)的產(chǎn)品。所選用的傳感器的精度較高，抗干擾能力強(qiáng)，誤差小。它內(nèi)部集
成了穩(wěn)壓裝置，溫度補(bǔ)償裝置。在正常情況下，幾乎不受溫度的影響，同時(shí)具有
防爆型外殼，當(dāng)意外情況發(fā)生時(shí)，依然能采集到相關(guān)數(shù)據(jù)。
b 計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡
計(jì)算機(jī)采用具即可，軟件采用
與LABVIEW 軟件平臺(tái)。
有 PCI 插槽的PC 微機(jī)或普通筆記本電腦
WINDOWS2000 操作系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集是把代表不同特征的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字離散化。各種不同特征的信
號(hào)經(jīng)過電荷放大器和抗混迭濾波器濾去與特征信號(hào)無(wú)關(guān)的高頻與低頻信號(hào)，再經(jīng)
53
電動(dòng)汽車的安全性分析
過Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換到達(dá)計(jì)算機(jī)。
臺(tái)式機(jī)所用的采集卡使用 PCI 插槽，具有即插即用（PnP）的功能。普通筆
口。采集卡主要由模擬多路開關(guān)選通電路、差分放大
器電
在LabVIEW 平臺(tái)上采用C/C++、ASM 混合編程技術(shù)，開發(fā)出多通道、實(shí)時(shí)
高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)曲線繪制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警等功
能。從功能性、用戶界面友好等方面考慮，系統(tǒng)軟件分為五大模塊：系統(tǒng)復(fù)位
初始化模塊、系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)處理與顯示模塊、濃度超限報(bào)警模塊及數(shù)據(jù)
后處理模塊。軟件主界面如圖5.3：
記本電腦所用采集卡使用串
路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。
5.3.2.2 系統(tǒng)軟件的開發(fā)
圖5.3 控制系統(tǒng)主界面
軟件特點(diǎn)如下：
a 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與控制軟件采用多線程并行運(yùn)行機(jī)制，完全實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)
與控制；
b 使用LabVIEW 開發(fā)環(huán)境，用戶可以創(chuàng)建32 位的編譯程序，從而使得常
規(guī)的數(shù)據(jù)采集、測(cè)試等任務(wù)得以高速執(zhí)行，保證了系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和
可靠性。
c 采用LavVIEW 結(jié)合C/C 有很好的擴(kuò)充和進(jìn)一步
開發(fā)功能，為系統(tǒng)的完善奠定了良好的基礎(chǔ)。
++語(yǔ)言編制系統(tǒng)軟件，具
54
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
5.3.
主要技術(shù)指標(biāo)如下：
測(cè)量精度：±1.5％ F.S
：溫度-40～+80℃ 濕度 10％～95％RH 壓力 ATM
作時(shí)間大于5 年
CT6
5.3.
如對(duì)規(guī)定區(qū)域內(nèi)（充電時(shí)）與車內(nèi)（行駛時(shí)）的
氫氣濃
執(zhí)行如下功
1 測(cè)多個(gè)部位的氫氣濃度；
2 可單獨(dú)實(shí)時(shí)報(bào)警；
3）能實(shí)時(shí)數(shù)字化顯示采集到的氫氣濃度及其它相關(guān)的重要信息；
行調(diào)節(jié)氫氣濃度報(bào)警極限值；
5.3.
驗(yàn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)好的
密封密閉室
設(shè)計(jì)
據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，本實(shí)驗(yàn)采用了便攜式氫氣濃度檢測(cè)系統(tǒng)，采用了筆記本計(jì)算
后處理。本實(shí)驗(yàn)的采樣速率是5 點(diǎn)/分鐘，報(bào)警濃度設(shè)置
50％LEL，通道數(shù)4 個(gè)，其中三個(gè)安裝有法國(guó)奧德姆傳感器，第四個(gè)通道作為對(duì)
2.3 主要技術(shù)指標(biāo)
系統(tǒng)的
1） 輸入電壓: 24V DC
2） 測(cè)量范圍：0~100%LEL
3）
4） 響應(yīng)時(shí)間：≤5 秒
5） 信號(hào)傳輸距離：2000m
6） 傳感器工作環(huán)境
±10％
7） 傳感器壽命：連續(xù)工
8） 傳感器防爆等級(jí)：EExdⅡ
3 系統(tǒng)技術(shù)分析
上所述，本實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)能
度進(jìn)行檢測(cè)。系統(tǒng)采用高效的微處理器，除了采集有關(guān)的數(shù)據(jù)以外，還能
能：
）多通道數(shù)據(jù)采集，可根據(jù)具體需求同時(shí)檢
）任意通道的濃度超過警戒濃度時(shí)，
4）在特定情況下，可自
5）能實(shí)時(shí)儲(chǔ)存所采集的數(shù)據(jù)。
5.3.4 系統(tǒng)試驗(yàn)
4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備
對(duì)開發(fā)的電動(dòng)汽車氫氣濃度檢測(cè)報(bào)警裝置進(jìn)行安裝調(diào)試實(shí)
室里進(jìn)行電動(dòng)汽車充放電實(shí)驗(yàn)研究，從而檢測(cè)儀器設(shè)備的工作情況及
方案可行性。
根
機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)
比實(shí)驗(yàn)用。
55
電動(dòng)汽車的安全性分析
圖5.4 筆記本計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)
圖 5.5 氫氣濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
5.3.4.2 整車試驗(yàn)結(jié)果與分析
為了在與外界隔絕的條件下檢測(cè)車輛充電時(shí)的氫氣濃度，將試驗(yàn)車輛開入密
封艙。在密封艙內(nèi)四角安置四個(gè)風(fēng)扇，使艙內(nèi)氣體能夠盡快混勻。氫氣傳感器的
布置位置如圖5.6 所示。
開始充電的同時(shí)啟動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控艙內(nèi)氫氣濃度。
56
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
圖 5.6 進(jìn)行電動(dòng)汽車整車充放電實(shí)驗(yàn)氫氣濃度檢測(cè)密閉室
1) 開口式鉛酸電池整車試驗(yàn)
充電過程中氫氣濃度變化如圖 5.7 所示。
-0.1
0
0.1
0.3
0.4
0:00:00 1:12:00 2:24:00 3:36:00 4:48:00 6:00:00
時(shí)間
氫
氣
度
%
︶
圖5.7 開口式鉛酸電池整車試驗(yàn)氫氣濃度變化曲線
試驗(yàn)結(jié)果的分析:在充電進(jìn)行四小時(shí)后，密封艙內(nèi)氫氣濃度逐漸增大，但是
沒有達(dá)到報(bào)警極限。系統(tǒng)工作正常。
2) 閥控式金屬氫化物鎳電池整車試驗(yàn)
充電過程中的氫氣濃度變化如圖 5.8 所示。
濃0.2
︵
57
電動(dòng)汽車的安全性分析
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0:00:00 1:12:00 2:24:00 3:36:00
時(shí)間
氣
度
)
氫
濃
(
%
圖5.8 閥控式金屬氫化物鎳電池整車試驗(yàn)氫氣濃度變化曲線
試驗(yàn)結(jié)果的分析:在充電進(jìn)行三小時(shí)后，密封艙內(nèi)氫氣濃度逐漸增大，但是
沒有達(dá)到報(bào)警極限。系統(tǒng)工作正常。
3) 鎳鎘電池整車試驗(yàn)
充電過程中的氫氣濃度變化如圖5.9 所示。
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0:00:00 1:12:00 2:24:00 3:36:00
時(shí)間
氣
度
%
)
氫
濃
(
圖5.9 鎳鎘電池整車試驗(yàn)氫氣濃度變化曲線
試驗(yàn)結(jié)果的分析:在充電進(jìn)行三小時(shí)后，密封艙內(nèi)氫氣濃度逐漸增大，但是
沒有達(dá)到報(bào)警極限。系統(tǒng)工作正常。
4) 密封式鉛酸電池整車試驗(yàn)
充電過程中密封艙內(nèi)氫氣濃度檢測(cè)結(jié)果如圖5.10。
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湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
-0.1
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0.1
0.2
0.3
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時(shí)間
氫
氣
濃
度
(
%
)
圖 5.10 鎳鎘電池整車試驗(yàn)氫氣濃度變化曲線
試驗(yàn)結(jié)果的分析：在整個(gè)充電過程中，始終未有氫氣逸出，故艙中氫氣濃度
始終保持在0％的水平。系統(tǒng)工作正常
5.3.4.3 單組電池試驗(yàn)與結(jié)果分析
將試驗(yàn)電池放入試驗(yàn)箱體內(nèi)，用導(dǎo)線將其連出并接于電池試驗(yàn)臺(tái)，將傳感器
置于箱體開口處，在箱底部安裝一小風(fēng)扇以混勻箱內(nèi)氣體。
圖 5.11 氫氣檢測(cè)密封試驗(yàn)箱（用于單組電池）傳感器檢測(cè)裝置
1) 鎳－氫電池大電流過充電試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)采用對(duì)鎳－氫電池進(jìn)行大電流過充電，使其釋放出一定濃度的氫氣。并
把該鎳－氫電池放置于密閉的容器內(nèi)如圖5.11 所示。
過充電過程中氫氣濃度增大，停止充電后濃度逐漸恢復(fù)正常。圖5.12、圖
5.13 所示。
59
電動(dòng)汽車的安全性分析
圖 5.12 鎳－氫電池過充電檢測(cè)的氫氣濃度數(shù)據(jù)回顯
圖 5.13 對(duì)單通道數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗濾波處理
2) 密封式鉛酸電池的恒壓充電
密封式鉛酸電池的恒壓充電過程中析氫曲線如圖 5.14，密封式鉛酸電池在
恒壓充電制度下，幾乎沒有氫氣析出，氫氣濃度始終保持在0％的水平。
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湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
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1
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時(shí)間
氫
氣
濃
度
︵
％
︶
圖5.14 密封式鉛酸電池的恒壓充電析氫曲線
3) 密封式鉛酸電池的恒流充電
密封式鉛酸電池的恒流充電過程中析氫曲線如圖 5.15, 恒流充電末期，氫氣
大量逸出，箱內(nèi)氫氣濃度急劇上升。在達(dá)到指定的氫氣報(bào)警濃度（50％LEL，即
氫氣體積比濃度為2％）時(shí)，軟件運(yùn)行主界面中的報(bào)警燈由綠變紅發(fā)出警報(bào)。在
0～4％的氫氣范圍內(nèi)系統(tǒng)都能進(jìn)行正常的濃度檢測(cè)。
-1
0
1
2
3
4
5
0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00
時(shí)間
氫
氣
濃
度
︵
％
︶
圖 5.15 密封式鉛酸電池的恒流充電析氫曲線
5.3.4.4 試驗(yàn)結(jié)論
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，“電動(dòng)汽車氫氣防燃防爆實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)”能夠?qū)崟r(shí)地反
映指定空間內(nèi)氫氣的真實(shí)濃度指標(biāo)，測(cè)量精度保持在±1.5％ F.S 的范圍內(nèi)，能
夠在氫氣濃度達(dá)到報(bào)警極限時(shí)報(bào)警，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，采樣準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)分析后處理
功能完善，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
61
電動(dòng)汽車的安全性分析
全 文 總 結(jié)
早在 1886 年世界上第1 輛汽車誕生之前，巴黎及其他歐洲城市的街道上就
出現(xiàn)過電動(dòng)車。但由于科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展不同步，燃油車的性能大大超過了電動(dòng)
車，以至近一百年的時(shí)間里電動(dòng)汽車的發(fā)展受到很大的限制。但電動(dòng)汽車具有無(wú)
排放污染、噪聲低、易于操縱、維修及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保和節(jié)能上具有
不可比擬的優(yōu)勢(shì)，它是解決人類巨大能源和環(huán)境壓力的最有效途徑，從而，又重
新受到全世界的關(guān)注。我國(guó)隨著國(guó)家“863”計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)課題的全面
啟動(dòng)，電動(dòng)汽車技術(shù)得到了很大的發(fā)展和突破。作為電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)子課題之
一“電動(dòng)汽車安全性能檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)研究”也受到國(guó)家有關(guān)部門和有關(guān)電動(dòng)汽車
專家的支持和重視。本論文的研究工作以此項(xiàng)目課題為依托進(jìn)行的。圍繞該子課
題的研究方向，本論文做了大量的基礎(chǔ)性研究工作，為我國(guó)開發(fā)出具有優(yōu)良性能
的電動(dòng)汽車打下基礎(chǔ)。主要工作總結(jié)如下：
(1) 以現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車?yán)碚摵桶踩珮?biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，初步分析了電動(dòng)汽車可
能對(duì)乘員產(chǎn)生的各種傷害，其中包括電動(dòng)汽車的電傷害、電動(dòng)汽車電池的燃燒爆
炸傷害、電池電解液的泄漏傷害、電池有害氣體的釋放傷害等方面的研究，具體
分析了它們產(chǎn)生的原因和可能引起的后果；
(2) 以現(xiàn)有蓄電池基本理論原理和相關(guān)研究成果為理論基礎(chǔ)，分析了電動(dòng)汽
車幾種常用電池的安全特性，其中包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池和燃料
電池。對(duì)它們各自可能產(chǎn)生的安全性隱患如電解液的泄漏、易燃易爆及有害氣體
的產(chǎn)生、電池的燃燒爆炸等以及產(chǎn)生這些安全問題的機(jī)理進(jìn)行了分析。
(3) 以湖南大學(xué)汽車碰撞實(shí)驗(yàn)室相關(guān)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備為試驗(yàn)研究平臺(tái)，模擬實(shí)
車運(yùn)行工況，進(jìn)行了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全性能試驗(yàn)研究，分析研究了動(dòng)力電池
在危險(xiǎn)工況下的性能變化及其對(duì)電動(dòng)汽車運(yùn)行安全性的影響，研究表明，電動(dòng)汽
車用動(dòng)力電池在車輛運(yùn)行、振動(dòng)和碰撞等工況下工作時(shí)，電池存在電解液泄漏、
放電電流突變和不斷受到大電流沖擊等安全隱患；
(4) 對(duì)電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用工況進(jìn)行了歸納分析，以動(dòng)力
電池放電性能最新研究成果為基礎(chǔ)，分析研究動(dòng)力電池在非恒流放電時(shí)的放電特
性，探討以非恒流放電方式替代目前采用的恒流放電方式的有效方法對(duì)電動(dòng)汽車
用動(dòng)力電池的實(shí)際使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并初步建立了相應(yīng)的符合實(shí)際使用工況的
電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池放電性能評(píng)價(jià)方法體系。
(5) 建立了電動(dòng)汽車在動(dòng)力系統(tǒng)短路、車輛碰撞、涉水和翻車等危險(xiǎn)工況下
的可能安全事故模式，針對(duì)這些安全事故模式建立了相應(yīng)的安全防護(hù)體系；開發(fā)
完成了氫氣濃度測(cè)控系統(tǒng)。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，該測(cè)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確反映指定空
62
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
間內(nèi)氫氣的真實(shí)濃度指標(biāo)，空間氫氣濃度達(dá)到報(bào)警極限值時(shí)能及時(shí)報(bào)警，系統(tǒng)工
作穩(wěn)定。
當(dāng)然，中國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展和研究還相當(dāng)落后，尤其是有關(guān)電動(dòng)汽車安
全性方面的研究工作還處于剛剛起步階段，可查資料很少，再加上課題研究所必
須的試驗(yàn)難度大、試驗(yàn)周期長(zhǎng)，需要投入大量的人力、物力，所以本課題的研究
工作還顯得不夠深入，需要投入更多的人力物力在以下幾個(gè)方面進(jìn)行更深入的研
究。
（1） 進(jìn)行電動(dòng)汽車整車安全性能實(shí)驗(yàn)和動(dòng)力電池安全極限性能實(shí)驗(yàn)，如動(dòng)
力電池穿刺實(shí)驗(yàn)、短路爆炸測(cè)試實(shí)驗(yàn)、外殼受碰撞擠壓實(shí)驗(yàn)以及電動(dòng)汽車模擬清
洗、模擬暴雨等危險(xiǎn)工況下的絕緣短路安全性能實(shí)驗(yàn)等。由此更深入分析電動(dòng)汽
車的安全性。
（2）進(jìn)行動(dòng)力電池實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行恒流放電實(shí)驗(yàn)及非恒
流放電強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析；對(duì)動(dòng)力電池在過充電、過放電、受
大電流沖擊等情況下的放電性能變化及相關(guān)安全性進(jìn)行分析研究。
（3）進(jìn)行電動(dòng)汽車實(shí)車運(yùn)行實(shí)驗(yàn)和利用相關(guān)軟件進(jìn)行動(dòng)力電池放電特性仿
真分析，并使用統(tǒng)計(jì)分析及相關(guān)研究方法對(duì)動(dòng)力電池的放電特性進(jìn)行歸納對(duì)比分
析，完善電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池符合實(shí)車運(yùn)行工況的性能評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)體系。
進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)分析和研究，相信可以取得更多的具體數(shù)據(jù)資料對(duì)電動(dòng)汽車的
安全性進(jìn)行定量分析和研究，從而能更深入的了解和掌握電動(dòng)汽車的安全性能，
為我國(guó)開發(fā)出具有優(yōu)良性能的電動(dòng)汽車做出更大的貢獻(xiàn)。
63
電動(dòng)汽車的安全性分析
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 編輯部. 電動(dòng)汽車-21 世紀(jì)汽車發(fā)展的方向.中國(guó)機(jī)電工業(yè).2002（3）.
[2] 湯秀紅,劉偉濤.電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展綜述.城市車輛.2003(5)
[3] The International Center for Technology Assessment. The
Environmental Impacts and Safety of Electric Vehicles Executive
Summary.ICTA Report Series-Report No. 2 . 1996 Calstart, Inc.
[4] Kitoh K, Nemoto H. 100 Wh Large Size Li-ion Batteries and Safety
Tests.JOURNAL OF POWER SOURCES 81: 887-890 SEP 1999
[5] Jung DY, Lee BH, Kim SW. Development of Battery Management System for
Nickel-metal Hydride Batteries in Electric Vehicle Applications.
JOURNAL OF POWER SOURCES 109 (1): 1-10 JUN 15 2002
[6] HENRIKSEN GL, VISSERS DR, CHILENSKAS AA. Safety Characteristics of
Lithium Alloy Metal Sulfide Batteries. JOURNAL OF POWER SOURCES 54
(1): 134-137 MAR 1995
[7] SUDWORTH JL. Zebra Batteries. JOURNAL OF POWER SOURCES 51 (1-2):
105-114 AUG-SEP 1994
[8] Dustmann CH. ZEBRA Battery Meets USABC Goals. JOURNAL OF POWER
SOURCES 72 (1): 27-31 MAR 30 1998
[9] Electric Vehicle Technology committee. USABC Electric Vehicle
Battery Test Procedures Manula (Procdure 13:Safety and Abuse Testing):
Reversion 2 January 1996.
[10] Electric Vehicle Technology committee. Electric Transportation
Application of USA .Urban Electric Vehicle Technical
Specification :March 23,2001
[11] 馮熙康,王伯良,陳愛松等.電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的研制，電源技
術(shù)，2002（2）
[12] 魯文東,徐全勝,李金章.千瓦級(jí)衛(wèi)星H2-Ni 蓄電池組的設(shè)計(jì)和試驗(yàn).電源
技術(shù).2003（2）。
[13] Electric Road Vehicles-Safety. Specifications Part1:On-board
Energy Storage. ISO/DIS 6469—1:2000
[14] ISO committee. Electric Road Vehicles-Safety Specifications Part2:
Function Safety Means and Protection Against Failures .ISO/DIS
6469—2:2000
64
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
[15] Electric Road Vehicles-Safety. Specifications Part3: Protection of
Persons Against Electrical Hazards. ISO/DIS 6469—3:2000
[16] IEC committee. Electrical Equipment for the Supply of Energy to
Battery-powered Road Vehicles. IEC 60718:1997
[17] IEC committee.Wiring and Connectors for Electric Road Vehicles. IEC
783:1984
[18] IEC committee. Electric Vehicle Conductive Charging System Part
1:General requirements. IEC 61851—1:2001
[19] Electric Road Vehicles-Safety. Electric Vehicle Conductive
Charging System Part2-1: Electric Vehicles Requirements for
Conductive Connection to an AC/DC Supply. ISO/DIS 6469—3:2000
[20] IEC committee. Instrumentation for Electric Road Vehicles. IEC
784:1984
[21] SAE Committee. Recommended Practice for Electric and Hybrid
Electric Vehicle Battery System Crash Integrity Testing. SAE
J1768:1998
[22] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).電動(dòng)汽車安全要求第1、2、3 部分.GB/T 18384.1~GB/T
18384.3—2001.
[23] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池. GB/T 18332.1—2001.
[24] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì). 電動(dòng)道路車輛用金屬氫化物鎳蓄電池. GB/T
18332.2—2001.
[25] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).電動(dòng)道路車輛用鋰離子蓄電池. GB/Z 18333.1---2001.
[26] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).電動(dòng)道路車輛用鋅空氣蓄電池. GB/Z 18333.2—2001.
[27] 王金國(guó)，葉德龍，陶明大. 電動(dòng)汽車用鎳氫電池的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向[J]. 汽
車電器，2000（4）；4-7.
[28] 吳伯榮.電動(dòng)汽車用鎳氫動(dòng)力電池[J]. 電源技術(shù)，2000（1）.
[29] 編輯部.小電池大市場(chǎng)[N]. 高?？萍夹畔?，2003（4）.
[30] 沙集堂.密封鎳鎘電池的失效分析及機(jī)理[Ｊ].電源技術(shù),1986,(6):28
[31] 吳建民,莫付江.MH/Ni 電池的循環(huán)壽命研究.金屬功能材料.1998,5(1).
[32] 陶明大,葉德龍等.電動(dòng)汽車用鎳氫電池發(fā)熱問題的研究 .《汽車電器》
2002（4）
[33] 楊幼明,胡珊玲. MH-Ni 電池性能的影響因素實(shí)驗(yàn). 《電源技術(shù)》雜志.
2000（2）
[34] 北川撤之（日）. 爆炸事故的分析. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 1985.6
[35] 李容，吳建民. MH/Ni 電池內(nèi)壓和內(nèi)阻研究.電池.2000(1).
65
電動(dòng)汽車的安全性分析
[36] Chinaki Iwakura. Self-Discharge Mechanism Of Sealed-Type
Nickel/Metal-Hydride Battey. Electrochemical. Soc. 1996(143) 04.
[37] National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA).National
Highway Traffic Safety Administration Proposed Rules on Electric
Vehicles. [Docket No. NHTSA-98-4515]
[38] 郭炳焜，徐徽，王先友.鋰離子電池.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社.2002,8
[39] www.powertronics.net.
[40] www.cas.ac.cn。
[41] 郭炳焜，李新海，楊松青．《化學(xué)電源-電池原理及制造技術(shù)》．長(zhǎng)沙：中
南工業(yè)大學(xué)出版，2000，7
[42] 王震坡，孫逢春.電動(dòng)汽車電池組連接可靠性及不一致性研究.車輛與動(dòng)力
技術(shù).2002，4
[43] www.snmcc.com.cn.
[44] 田春芝.電動(dòng)汽車燃料電池系統(tǒng)現(xiàn)狀研究與分析. 北京汽車, 2000 (4)
[45] 朱雄世.燃料電池的發(fā)展和應(yīng)用.郵電設(shè)計(jì)技術(shù).1999(3)
[46] 龐志成,王越. 燃料電池的進(jìn)展及其應(yīng)用前景.化工進(jìn)展,2000(3)
[47] 鮑明偉.21 世紀(jì)汽車新能源-燃料電池. 無(wú)錫教育學(xué)院學(xué)報(bào),2000(1)
[48] 顧登平,童汝亭.化學(xué)電源.北京：高等教育出版社.1993,8
[49] 郭志東.清潔能源汽車的開發(fā)動(dòng)向.汽車電器,1999(1)
[50] 宿忠民,張智文,趙航. 國(guó)外電動(dòng)車輛標(biāo)準(zhǔn). 中國(guó)汽車技術(shù)研究中
心.2001,6
[51] 曹秉剛,張傳峰.電動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì).西安交通大學(xué)學(xué)報(bào).
2004（1）
[52] 北條英次.郝璓譯.電動(dòng)汽車用密封鉛酸電池壽命的評(píng)價(jià)方法. 船舶技術(shù)
1998（4）
[53] 劉建華, 劉圣遷. MH-Li 電池安全性能的研究.電源技術(shù).2004（4）.
[54] 吉詰. MH/Ni 電池存儲(chǔ)性能研究.《電池》雜志. 2000 （5）.
[55] Meli F,Sakai T,Zuttel A. Passivation behavior of AB5-type hydrogen
storage alloys for battery electrode application [J] J Alloys Comp.
1995(221).
[56] 王志福,彭連云.電動(dòng)車用鋰離子動(dòng)力電池充放電特征研究 .《電池》雜
志.2003（3）
[57] 麻有良,陳全世. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車用蓄電池不一致的影響分析.汽車電
器.2001(1)
[58] 王宏雁. 電池性能和壽命的試驗(yàn)評(píng)價(jià).上海汽車. 1999（3）
66
湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文
致 謝
在研究生的學(xué)業(yè)即將完成之際，謹(jǐn)在此對(duì)我的導(dǎo)師曹立波教授表示衷心的謝
意。一直以來(lái)曹老師對(duì)我的學(xué)習(xí)和研究工作悉心指導(dǎo)嚴(yán)格要求。在課題研究工作
中，曹老師深入細(xì)致的解答我的每一個(gè)問題，他用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和高尚的情操以及
樸實(shí)的做人態(tài)度和踏實(shí)的工作作風(fēng)為我做出了榜樣。同時(shí)，在研究生學(xué)習(xí)期間和
畢業(yè)論文寫作階段，他給了我生活上的莫大關(guān)心和幫助。此時(shí)此刻，任何言語(yǔ)都
不能表達(dá)我對(duì)曹老師的情感，曹老師對(duì)學(xué)生的好讓我永遠(yuǎn)銘記在心！
在本課題的研究和論文的寫作期間，還要感謝白中浩、肖志、樂中耀、張飛
鐵等師兄弟以及郝師傅的大力支持和幫助。
謹(jǐn)在此對(duì)所有幫助我和關(guān)心我的人表示真摯的感謝!
楊 劍
二零零五年三月于長(zhǎng)沙
67
電動(dòng)汽車的安全性分析
附錄 （攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄）
1. Libo Cao, Jian Yang, Zhanghao Bao. Experimental Study on the Safety
Performance of the Power System of EV. The 3rd International Forum of
Automotive Traffic Safety, Shanghai, China, Jul 2004.
2. 曹立波, 楊劍, 謝飛. 電動(dòng)汽車使用鎘-鎳電池、MH-Ni 電池安全性分析.汽
車研究與開發(fā).2003（3）.
68
電動(dòng)汽車的安全性分析
作者： 楊劍
學(xué)位授予單位： 湖南大學(xué)
相似文獻(xiàn)(10條)
1.期刊論文白中浩.曹立波.楊健.BAI Zhong-hao.CAO Li-bo.YANG Jian 純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池性能評(píng)價(jià)方法研究 -湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自
然科學(xué)版）2006,33(5)
通過分析純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的放電特性,指出了目前對(duì)純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池性能采用恒流放電方式進(jìn)行評(píng)價(jià)不能較好地反映動(dòng)力電池的實(shí)際使用性能.以ECE循環(huán)工況作為
純電動(dòng)汽車常用工況,計(jì)算了EVERY 電動(dòng)汽車的放電電流特性,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,表明計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致.在ECE循環(huán)工況時(shí),動(dòng)力電池的放電特性能夠基本上反映純電
動(dòng)汽車在實(shí)際使用工況下的放電特性,以該方法建立非恒流放電方式替代目前采用的恒流放電方式對(duì)純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的實(shí)際使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)將更為有效.
2.學(xué)位論文張立春 電動(dòng)汽車用氫鎳動(dòng)力電池測(cè)試方法研究 2007
隨著電動(dòng)汽車向?qū)嵱没?、產(chǎn)業(yè)化、商品化方向的發(fā)展,在21世紀(jì),電動(dòng)汽車勢(shì)必將成為城市的首選交通運(yùn)輸工具。高比功率、高比能量的動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的核心部件之一,對(duì)
其進(jìn)行測(cè)試及相關(guān)評(píng)價(jià)是非常必要的。通過對(duì)動(dòng)力電池的系統(tǒng)評(píng)估,為汽車生產(chǎn)企業(yè)采用適宜的動(dòng)力電池提供有關(guān)數(shù)據(jù),為動(dòng)力電池的上車路試提供必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù),并為上車路試的
安全提供可靠的質(zhì)量保證。同時(shí),具有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)也可作為第三方,為今后動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化提供權(quán)威的測(cè)試與評(píng)價(jià),為國(guó)家權(quán)威部門的決策提供相關(guān)依據(jù)。既然要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)
行系統(tǒng)評(píng)估,就要制定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),制定標(biāo)準(zhǔn)就要涉及到測(cè)試方法問題。因此,開展動(dòng)力電池的測(cè)試方法研究工作是非常必要的,并已迫在眉睫。
由于電動(dòng)汽車從實(shí)用角度而言還有待于進(jìn)一步提高,目前的折衷方案是選用混合電動(dòng)汽車(簡(jiǎn)稱HEV),將主動(dòng)力裝置與儲(chǔ)能裝置結(jié)合起來(lái)：主動(dòng)力裝置提供一般的動(dòng)力需要；儲(chǔ)能
裝置則調(diào)節(jié)汽車的功率波動(dòng)。比較當(dāng)今動(dòng)力電池的綜合性能和市場(chǎng)狀況,HEV用電池仍是以高功率氫鎳電池為主,其主要優(yōu)異特性是：高比能量、高比功率、良好的大倍率放電特性、
安全性高、價(jià)格較低、性能價(jià)格比良好。我國(guó)確定的HEV用氫鎳電池主要技術(shù)參數(shù)為：容量5～20Ah(HEV轎車),容量40～80Ah(HEV客車);單體電池功率密度>600W/kg,單體電池能量密
度>40Wh/kg;電池工作溫度-20～+55℃電池組壽命可滿足HEV行駛10萬(wàn)公里。
本課題是國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目中電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)的子課題。本文針對(duì)混合電動(dòng)汽車用氫鎳動(dòng)力電池的具體使用要求,研究并提出了其常規(guī)充電方法；常溫容量、高溫容量、低溫容
量等容量測(cè)試方法；常溫荷電、高溫荷電等荷電保持能力測(cè)試方法；定功率、峰值功率等功率性能測(cè)試方法；常規(guī)循環(huán)壽命、工況循環(huán)壽命等循環(huán)壽命測(cè)試方法。
3.會(huì)議論文國(guó)家電動(dòng)汽車試驗(yàn)示范區(qū)管理中心 純電動(dòng)汽車用鉛酸動(dòng)力電池充電方法的探討 2005
本文是根據(jù)作者單位電動(dòng)汽車運(yùn)行實(shí)踐結(jié)合課題研究中所取得的成果,著重探討鉛酸動(dòng)力電池在運(yùn)行中存在的主要問題和充電方法的不同對(duì)所用電池的使用壽命,電動(dòng)汽車的運(yùn)行
質(zhì)量和運(yùn)行成本的影響.探討鉛酸動(dòng)力電池的充電方法對(duì)其他形式的動(dòng)力電池的充電方式的選擇也有借鑒之處,經(jīng)過分析比較后推薦使用快充轉(zhuǎn)均衡充的充電方法.
4.期刊論文王健.廖紅英.李冰川.楊光.王磊.孟蓉.WANG Jian.LIAO Hong-ying.LI Bing-chuan.YANG Guang.WANG Lei.MENG Rong 純電
動(dòng)汽車用動(dòng)力電池電解液的現(xiàn)狀與展望-化學(xué)試劑2009,31(11)
報(bào)告了國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀、純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池以及動(dòng)力電池用電解液的研發(fā)現(xiàn)狀,簡(jiǎn)單介紹了與尖晶石LiMn_2O_4和LiFePO_4兩種正極材料所匹配的電解液,指出
動(dòng)力電池目前存在的一些電化學(xué)性能、安全性能等問題,最后展望了動(dòng)力電池電解液的發(fā)展前景.
5.期刊論文王健.廖紅英.李冰川.楊光.王磊.孟蓉純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池電解液的研究進(jìn)展 -華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）
2009,""(z2)
綜述了國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀、純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池以及動(dòng)力電池用電解液的研發(fā)現(xiàn)狀,簡(jiǎn)單介紹了與尖晶石LiMn2O4和LiFePO4兩種正極材料所匹配的電解液,指出動(dòng)力
電池目前存在的一些電化學(xué)性能、安全性能等問題,最后展望了動(dòng)力電池電解液的發(fā)展前景.
6.期刊論文劉有兵.齊鉑金.宮學(xué)庚電動(dòng)汽車動(dòng)力電池均衡充電的研究 -電源技術(shù)2004,28(10)
電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的不一致性是影響電動(dòng)車性能下降的重要因素.分析了利用電池自身的能量作為均衡輸入,采用多副邊逆變電路實(shí)現(xiàn)電池組均衡充電的逆變分壓均衡原理.重點(diǎn)
分析了該均衡充電方法的主要特點(diǎn).基于該原理,結(jié)合DSP技術(shù)設(shè)計(jì)了一套數(shù)字化控制的逆變均衡裝置,對(duì)某型電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)行均衡充電試驗(yàn),結(jié)果表明該方法能有效彌補(bǔ)
電池的不一致性,充分發(fā)揮動(dòng)力電池的性能,延長(zhǎng)電池的使用壽命.
7.期刊論文趙紅偉.陳瀟凱.林逸.ZHAO Hong-wei.CHEN Xiao-kai.LIN Yi 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池倉(cāng)拓?fù)鋬?yōu)化 -吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）
2009,39(4)
提出基于拓?fù)鋬?yōu)化的動(dòng)力電池倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法.在拓?fù)鋬?yōu)化建模中,采用基于SIMP插值函數(shù)的變密度拓?fù)鋬?yōu)化方法.對(duì)某型電動(dòng)汽車動(dòng)力電池倉(cāng)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)中考慮結(jié)構(gòu)可制
造性等因素,構(gòu)建了優(yōu)化型的電池倉(cāng)結(jié)構(gòu)模型;利用有限元技術(shù)對(duì)新型結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析,保證結(jié)構(gòu)方案的可靠性.通過控制最小尺寸和網(wǎng)格尺寸可以有效避免拓?fù)鋬?yōu)化中數(shù)
值不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn);在滿足強(qiáng)度要求的前提下,能夠?qū)崿F(xiàn)的新結(jié)構(gòu)質(zhì)量較傳統(tǒng)型的質(zhì)量有較大幅度的減少,且應(yīng)力分布更加均勻,有效實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).
8.期刊論文田玉冬.朱新堅(jiān).曹廣益電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池技術(shù) -移動(dòng)電源與車輛2003,""(3)
當(dāng)前節(jié)能和環(huán)保正日益受到重視,因此,電動(dòng)汽車已經(jīng)成為各國(guó)政府和汽車企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn),正在初步形成朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè).動(dòng)力電池技術(shù)是電動(dòng)汽車開發(fā)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù).分析國(guó)
內(nèi)外動(dòng)力電池技術(shù)及其發(fā)展;在比較了各類動(dòng)力電池的優(yōu)缺點(diǎn)和綜合性能的基礎(chǔ)上,指出全密封鉛酸蓄電池、MH-Ni蓄電池、鋰離子蓄電池、鋅空氣蓄電池、質(zhì)子交換膜燃料電池超大
容量電容器和飛輪蓄電池將是21世紀(jì)動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展的目標(biāo).
9.會(huì)議論文張承慧.石慶升.崔納新.孔慶基于支持向量回歸算法的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池SOC估計(jì)研究 2008
電動(dòng)汽車行駛過程中，如何準(zhǔn)確估計(jì)動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)(SOC)是一個(gè)亟待解決的問題。利用支持向量回歸算法(e-SVR)非線性逼近能力強(qiáng)、收斂速度快、具有全局最優(yōu)解的特性
，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的SOC估計(jì)進(jìn)行了研究。首先利用電動(dòng)汽車仿真平臺(tái)軟件ADVISOR獲得了估計(jì)過程中需要的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行了歸一化預(yù)處理，利用交叉檢驗(yàn)
和柵格搜索法來(lái)確定支持向量回歸模型中的參數(shù)。最后，對(duì)比BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，利用e-SVR算法能更準(zhǔn)確地逼近實(shí)際SOC值，獲得更好的估計(jì)效果。
10.期刊論文宮學(xué)庚.齊鉑金.劉有兵.楊清新.路宗利電動(dòng)汽車動(dòng)力電池模型和SOC估算策略 -電源技術(shù)2004,28(10)
主要研究如何準(zhǔn)確估算電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的荷電量狀態(tài).通過對(duì)開路電壓、自恢復(fù)效應(yīng)、溫度、充放電效率、壽命等多個(gè)影響荷電量狀態(tài)的主要因素進(jìn)行深入研究,建立了一種新
的荷電量狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上提出了一種電量狀態(tài)復(fù)合估算策略.當(dāng)電池處于不同狀態(tài)時(shí),合理地使用開路電壓初始電量預(yù)估算法、直接調(diào)用記錄初始電量預(yù)估算法、Ah電
量動(dòng)態(tài)計(jì)量法、系數(shù)修正法等不同方法估算電量狀態(tài),多種方法的復(fù)合使用彌補(bǔ)了使用單一方法的不足,有利于提高電量狀態(tài)的估算精度.該電量狀態(tài)復(fù)合估算策略成功地應(yīng)用在電動(dòng)
汽車動(dòng)力電池的管理上,使電量狀態(tài)的估算誤差小于4%.
本文鏈接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_D011964.aspx
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下載時(shí)間：2010年11月24日

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